Ptaki latają bez statecznika i lepiej niż samoloty ludzi. Znamy ich sekret
Zespół naukowców z Uniwersytetu w Groningen opracował inspirowanego gołębiem robota, który rozwiązał zagadkę tego, jak ptaki potrafią latać bez pionowego statecznika, niezbędnego w samolotach. PigeonBot II udowadnia, że kluczowym elementem jest automatyczne i refleksyjne sterowanie ogonem, co może zainspirować konstrukcję bardziej aerodynamicznych i oszczędnych samolotów pasażerskich przyszłości.
Pionowe stateczniki w samolotach odpowiadają za stabilność kierunkową i kontrolę obrotu. Samoloty wojskowe, takie jak Northrop B-2 Spirit, czasami rezygnują z tego elementu, aby zmniejszyć swą widoczność na radarach, ale kosztem potencjalnej niestabilności. Ptaki, w przeciwieństwie do latających maszyn, nie posiadają pionowego statecznika, co od dawna zastanawiało biologów i inżynierów.
Inspirując się tym naturalnym fenomenem, David Lentink i jego zespół stworzyli PigeonBot II – robota zdolnego naśladować techniki lotu ptaków. Wyposażony w 52 prawdziwe pióra gołębi, PigeonBot II wykorzystuje ruchy swojego ogona, aby stabilizować lot i sterować nim, podobnie jak robią to ptaki w naturze.
Robot z ogonem ptaka zdradza ich sekret
Poprzednia wersja robota, opracowana w 2020 roku, potrafiła machać skrzydłami i zmieniać ich kształt, ale wciąż korzystała z tradycyjnego ogona samolotu. Najnowszy model wprowadza rewolucyjną zmianę – ogon inspirowany ptakami, który automatycznie reaguje na zmiany położenia, stabilizując lot bez konieczności użycia pionowego statecznika.
Podczas badań naukowcy zauważyli, że jeśli przechylić gołębia w dowolnym kierunku, jego ogon natychmiast dostosowuje się do nowej pozycji. Naukowcy od dawna podejrzewali, że ten mechanizm odgrywa kluczową rolę w stabilizacji lotu. Teraz udało się to potwierdzić dzięki testom na robocie.
PigeonBot II jest wyposażony w dziewięć serwomotorów, które kontrolują ruchy skrzydeł i ogona. Komputer pokładowy analizuje dane z czujników i automatycznie steruje ogonem, aby zapewnić stabilność lotu. Robot nie jest sterowany bezpośrednio przez operatora – zamiast tego autopilot otrzymuje polecenia, takie jak „skręć w lewo” lub „leć prosto”, a następnie sam oblicza odpowiednie ruchy.
Podczas testów w tunelu aerodynamicznym i na otwartym powietrzu robot wykazał zdolność do startu, lotu i lądowania bez potrzeby użycia pionowego statecznika. Ruchy ogona, takie jak przechylanie, podnoszenie i skręcanie, pozwalają na skuteczne tłumienie oscylacji i utrzymanie stabilności, nawet w trudnych warunkach atmosferycznych.
To można zastosować w lotnictwie
David Lentink podkreśla, że eliminacja pionowego statecznika w samolotach pasażerskich mogłaby przynieść znaczące korzyści. „Stateczniki pionowe to tylko dodatkowy opór aerodynamiczny i waga, co zwiększa zużycie paliwa. Dzięki naszej technologii możliwe jest zaprojektowanie samolotów, które będą bardziej efektywne i oszczędne” – mówi Lentink.
Jednak zastosowanie tej technologii w lotnictwie komercyjnym wymaga dalszych badań. Obecny model robota, choć udowadnia skuteczność refleksyjnego sterowania, musi zostać dostosowany do skali i wymogów przemysłu lotniczego.
Badania nad PigeonBot II dostarczają nowych informacji na temat mechanizmów lotu ptaków i otwierają drogę do przyszłościowego projektowania statków powietrznych. Inspirując się naturalnymi rozwiązaniami, naukowcy pokazali, że stabilny lot bez pionowego statecznika jest nie tylko możliwy, ale również bardziej efektywny.
Wprowadzenie refleksyjnego sterowania do samolotów pasażerskich mogłoby zrewolucjonizować przemysł lotniczy, zmniejszając zużycie paliwa i emisję CO₂, co ma kluczowe znaczenie w kontekście globalnych wyzwań klimatycznych.
