Формула идеального взмаха поможет создать роботов-птиц будущего
Исследователи из МФТИ и Нижегородского государственного университета имени Н. И. Лобачевского разработали инновационную модель для расчета оптимальной подъемной силы в летательных аппаратах с машущим крылом, то есть раскрыли секрет увеличения подъемной силы при машущем полете. Разработка позволит создавать маневренные аппараты, способные летать там, где бессильны обычные беспилотники.
Научная работа опубликована в The European Physical Journal Special Topics. Разработка ученых помогает лучше понять, как работают верхние конечности у птиц и у их искусственных аналогов. Это открывает дорогу созданию более совершенных биоморфных воздушных аппаратов. Например, летающих роботов, которые эффективно маневрируют внутри ограниченного пространства или среди препятствий. Там, где обычные дроны — винтовые или самолетного типа — не справятся.
Как пояснили авторы исследования, при разработке модели они использовали двумерный анализ взаимодействия между машущим крылом и окружающим воздушным потоком. Кроме того, для упрощения расчетов в модель были заложены ряд допущений.
В частности, массу крыльев приняли в качестве пренебрежимо малой и не учитывали. Вместе с тем вся система в целом была представлена в виде жесткого стержня, а ее аэродинамические силы рассчитывались на основе теории удара Ньютона. Согласно этой теории, во время столкновения с поверхностью крыла частиц воздуха они изменяют направление движения, при этом происходит передача импульса.
В результате таких построений ученые вывели формулу, которая отражает зависимость подъемной силы крыла, угла атаки, частоты взмахов и скорости полета. Также благодаря предложенной модели исследователи обнаружили, что максимальная подъемная сила достигается при определенных углах атаки (от 50° до 80°) и что увеличение частоты взмахов и скорости полета значительно усиливает подъемную силу.
«Наш анализ показал наличие оптимального угла атаки, который позволяет создать наибольшую подъемную силу при машущем полете. Этот вывод представляет собой важный параметр, который дает возможность при реализации интеллектуальных маневров в полете достичь максимальных эксплуатационных характеристик летательного аппарата», — объяснил один из разработчиков, заведующий лабораторией нейробиоморфных технологий МФТИ и заведующий кафедрой нейротехнологий ННГУ Виктор Казанцев.
Он отметил, что теоретические результаты были подтверждены с помощью экспериментальных полетов, для которых использовали одну из популярных лабораторных образцов орнитоптера. Его выбрали по принципу доступности, чтобы альтернативные группы ученых могли при необходимости перепроверить результаты исследований.
Размах крыльев этого дрона составляет 280 миллиметров, длина корпуса — 180, длина хвоста — 210, а угол атаки крыла при взмахе составляет порядка 10 градусов. Эксперименты продемонстрировали хорошее соответствие между вычислительной моделью и натурными измерениями.
Как отметили ученые, представленные алгоритмы требуют относительно несложных вычислений, что делает их удобными для использования на ранних этапах проектирования птицеподобных роботов. Это поможет улучшить конструкцию крыльев и повысить энергоэффективность орнитоптеров.
Исследование открывает новые пути для развития интеллектуальных систем в летающей биоморфной робототехнике. В том числе для внедрения алгоритмов нейросетей и машинного обучения.
Telegram 
Дзен 
VK Проблема непереносимости глютена затрагивает до 150 миллионов человек во всем мире. Единственный выход — полностью исключить этот компонент из рациона. Однако существующий безглютеновый хлеб практически не содержит белка и клетчатки, быстро повышает уровень сахара и черствеет. При этом существующие зарубежные рецептуры разработаны под импортное сырье и технологии, что не позволяет применять их к российскому сырью. Ученые Пермского Политеха разработали новые рецептуры безглютенового хлеба и исследовали влияние многокомпонентных мучных композиций и добавок на его качество. Они впервые в России создали смеси, в которых по сравнению с существующими отечественными аналогами в два-три раза больше белка и жиров, а углеводов — на 30-50 процентов меньше.
В древних породах, миллиарды лет пролежавших на дне исчезнувшего озера, ученые обнаружили сложный органический материал. Речь идет о макромолекулярном углероде, найденном в кратере Езеро. Некоторые из этих пород ранее привлекли внимание исследователей необычными пятнами и текстурами, которые рассматриваются как возможные следы микробной активности. Открытие подтверждает, что сложная органика может сохраняться на Красной планете на протяжении длительного времени.
Швейцарские биологи выяснили, зачем обыкновенные сипухи носят демаскирующее белое оперение. В полнолуние белые хищники выстраивают траекторию полета так, чтобы отражать свет на добычу и провоцировать у грызунов реакцию оцепенения. Подобная тактика позволила белым самцам добывать больше пищи и тратить на охоту меньше времени по сравнению с их рыжими сородичами.
Паразитические организмы иногда не учитывают, что сами могут оказаться целью паразита более высокого уровня. Сосредотачивая все свои силы на инфицировании и размножении, они остаются беззащитными перед агрессивным специализированным нахлебником.
Интригующие испытания высотного ракетного двигателя Raptor Vacuum для корабля Starship, верхней ступени сверхракеты Илона Маска, парадоксальны. Его работа на уровне моря уже сама по себе загадка. Ведь, по классическим представлениям, высотные двигатели на уровне моря корректно не работают. А сопло RaptorVAC на наземном стенде извергает реактивную струю без всяких признаков нарушения работы. Как такое может быть?
В нижних и верхних слоях Урана астрономы впервые зарегистрировали угарный газ и циановодород. Новые данные указали на то, что недра планеты могут быть значительно обогащены кислородом. Это открытие поможет разрешить давнюю загадку о том, сформировался ли Уран иначе, чем его ближайший сосед Нептун, или их образование шло по схожему сценарию.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вначале Reuters опубликовал статью о взаимоотношениях SpaceX и Пентагона, которую миллиардер --- традиционно для его отношений с этим изданием — назвал фейком. Опровергая ее тезисы, он обнародовал информацию, не представленную ранее публично.
Исследователи опросили более 60 тысяч испытуемых из разных стран и выяснили: чем больше человек зациклен на себе, тем холоднее он к своему партнеру. Правда, снижение накала страстей не всегда плохо, у этого есть и положительные стороны.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно