Робот-голубь подсказал, как сконструировать самолет без хвостового киля
Исследователи из Гронингенского (Нидерланды) и Стэнфордского (США) университетов создали роботизированную модель голубя. С ее помощью они выяснили, как птицы обходятся в полете без руля направления — такого важного аэродинамического органа управления самолетом.
У скользящих в небе птиц нет вертикального хвостового киля, но они сохраняют устойчивость при турбулентности, не нуждаясь в отдельных закрылках. Самолетам, напротив, необходимо вертикальное оперение для контроля курса и предотвращения крена в сторону при так называемом эффекте голландского шага. Эти колебания, схожие с движениями фигуристов, возникают, когда поперечная устойчивость воздушного судна велика по сравнению с путевой устойчивостью.
Если птицы обходятся без вертикального стабилизатора за счет непрерывных изменений формы своих крыльев и хвоста, то современные пилоты добиваются устойчивости по крену, тангажу (задирание/опускание носа) и рысканию благодаря рулям направления и элеронам крыла. Это три угла поворота, задающие ориентацию летательного аппарата относительно нормальной системы координат или его центра инерции по трем осям.
Тангаж, отметили исследователи, также можно стабилизировать с помощью стреловидности крыла самолета или загнутых аэродинамических профилей, поэтому от горизонтального оперения можно отказаться. Иное дело — оперение вертикальное, обеспечивающее «железной птице» путевую устойчивость, управляемость и балансировку относительно вертикальной оси.
Чтобы продемонстрировать, как пернатые непрерывно корректируют форму крыльев и хвоста, ученые разработали роботизированную модель PigeonBot II. Она состоит из биомиметического скелета и 52 (40 маховых и 12 хвостовых) настоящих голубиных перьев. Они образуют крылья и хвост, которые могут расправляться, подниматься и наклоняться из стороны в сторону. В конструкцию заложен алгоритм, имитирующий нервно-мышечные рефлексы, которые, как считается, птицы используют для стабилизации полета.
Общая масса модели составляет приблизительно 300 граммов, что сопоставимо с весом голубей. Конструкция включает также девять сервоприводов и два небольших пропеллера, установленных на каждом запястье, что позволяет роботу подниматься, кружить, опускаться и летать в различных позах.
Испытания ученые сначала провели в аэродинамической трубе (без пропеллеров), чтобы настроить установленный адаптивный рефлексивный контроллер. Это позволило роботу смягчить турбулентные возмущения и успешно пройти эксперимент на открытом воздухе.
Как считают исследователи, их работа поможет создать более экономную и легкую конструкцию самолета без вертикального стабилизатора. Кроме того, предложенное решение поможет снизить радиолокационную заметность реактивных истребителей, сделав их более эффективными.
Научная работа опубликована в журнале Science Robotics.
Telegram 
Дзен 
VK Одной из главных анатомических особенностей эволюции рода Homo считается резкое увеличение объема черепной коробки за последние примерно два миллиона лет. За это время она в среднем увеличилась в три раза. Однако авторы нового исследования поставили под сомнение традиционную гипотезу, согласно которой этот процесс был результатом естественного отбора. По их мнению, он мог оказаться случайностью.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Астробиологи с помощью сложных трехмерных климатических моделей доказали, что растительная жизнь на Земле способна просуществовать еще около 1,8 миллиарда лет. Это значительно дольше, чем предсказывали предыдущие расчеты.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
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.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
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
Последние комментарии