W skrócie
- Problemy z turbulencjami stanowią wyzwanie dla dronów, dlatego australijscy naukowcy zainspirowali się zdolnościami sokoła do stabilnego lotu.
- Zbudowano robotyczną pustułkę, aby dokładnie analizować ruchy skrzydeł i ogona oraz ich wpływ na stabilność dronów w trudnych warunkach.
- Badacze planują opracować systemy pozwalające dronom szybciej reagować na zmiany wiatru, wykorzystując zasady działania pustułek.
- Więcej podobnych informacji znajdziesz na stronie głównej serwisu, otwiera się w nowym oknie
Niewielkie drony są dziś wykorzystywane do fotografii, monitorowania upraw, tworzenia map, akcji ratowniczych czy dostarczania przesyłek. Ich największym ograniczeniem pozostaje jednak pogoda. Silne podmuchy wiatru i turbulencje mogą całkowicie uniemożliwić lot, a prognozy wskazują, że wraz ze zmianami klimatu takie warunki będą występowały coraz częściej.
Zespół z australijskiego RMIT University oraz brytyjskiego University of Bristol uznał, że zamiast opracowywać kolejne rozwiązania od podstaw, warto sprawdzić, jak z tym problemem poradziła sobie natura. Wybór padł na pustułkę australijską (Falco cenchroides), niewielkiego sokoła, który potrafi niemal nieruchomo zawisać w powietrzu mimo gwałtownych podmuchów charakterystycznych dla australijskiego klimatu.
Zobacz również:
Obserwowali żywego ptaka, zbudowali jego kopię
Badacze najpierw analizowali zachowanie żywych pustułek w jednym z największych tuneli aerodynamicznych w Australii. Dzięki systemowi rejestracji ruchu mogli bardzo dokładnie śledzić, jak ptaki reagują na zmieniające się podmuchy wiatru.
Kolejnym krokiem było zbudowanie robotycznej pustułki. Mechaniczna konstrukcja potrafi odtwarzać najważniejsze ruchy skrzydeł i ogona, dzięki czemu naukowcy mogli mierzyć siły działające podczas lotu i sprawdzać, które manewry rzeczywiście odpowiadają za wyjątkową stabilność.
"Ptaki nie polegają na jednej reakcji na porywy wiatru. Nieustannie dostosowują położenie skrzydeł i ogona, a naturalna elastyczność piór i stawów pomaga im absorbować nagłe zmiany przepływu powietrza. Potrafią też bardzo szybko wyczuwać zaburzenia, dzięki czemu niemal natychmiast odzyskują kontrolę nad lotem" - wyjaśnia Matt Penn z RMIT, współautor badań.
Sekret tkwi w wielu drobnych korektach
Eksperymenty pokazały, że nie istnieje jeden ruch odpowiadający za stabilny lot. Pustułka przez cały czas wykonuje wiele niewielkich korekt, jednocześnie zmieniając ułożenie skrzydeł i ogona. Taka współpraca obu elementów zwiększa siłę nośną, a jednocześnie ogranicza niepożądane kołysanie podczas zawisu.
Zobacz również:
"Budując robotyczną kopię ptaka, mogliśmy dokładnie zmierzyć, jak poszczególne ruchy wpływają na stabilność lotu. Odkryliśmy kilka rozwiązań, które mogą poprawić zwrotność niewielkich statków powietrznych mierzących się z podobnymi wyzwaniami" - mówi Mario Martinez Groves-Raines, obecnie pracujący w Royal Veterinary College w Londynie.
Badacze zwracają uwagę, że współczesne drony wykorzystują już niektóre metody przypominające rozwiązania stosowane przez ptaki. Zwykle są one jednak wdrażane w ograniczonym zakresie, ponieważ większa liczba ruchomych elementów oznacza bardziej skomplikowaną konstrukcję, wyższe koszty i większe zużycie energii.
Kolejny cel: nauczyć drony "wyczuwać" wiatr
Naukowcy chcą teraz pójść o krok dalej i zbadać nie tylko mechanikę lotu pustułek, ale również sposób, w jaki odbierają one informacje z otoczenia. Ptaki potrafią wykrywać nawet niewielkie zaburzenia przepływu powietrza i reagować na nie niemal natychmiast.
Jeżeli podobne rozwiązania uda się przenieść do systemów sterowania, przyszłe drony będą mogły sprawniej latać w trudnych warunkach pogodowych i rzadziej pozostaną na ziemi z powodu silnego wiatru. Badacze liczą również, że uproszczone wersje tych technologii będzie można w przyszłości wykorzystać także w większych statkach powietrznych.
"To badanie pokazuje, jak wiele można osiągnąć, gdy inżynierowie szukają inspiracji w naturze. Nasze wyniki otwierają nowe możliwości projektowania samolotów lepiej radzących sobie z turbulencjami" - podsumowuje Abdulghani Mohamed z RMIT.
