Авиационные композиты получат «нервную систему»
Германский авиакосмический центр провел испытания «нервной системы», которую предполагается интегрировать в авиационные элементы конструкции из композиционных материалов. Как пишет Aviation Week, такие «нервы» позволят выявлять повреждения композитов и с высокой точностью локализовать их.
В испытаниях использовалась секция фюзеляжа с дверным проемом, выполненная из композиционных материалов. Размер этой секции составит пять на семь метров. В структуру секции были интегрированы в общей сложности 584 сенсора, контролировавших состояние детали. Во время испытаний система сенсоров точно сумела определить тип и расположение повреждения.
Разработанная немцами система использует ультразвуковые волны для оценки состояния конструкции. При нажатии кнопки самодиагностики или запуске процедуры при помощи программы, в комопозитной конструкции срабатывают ультразвуковые излучатели. Их сигнал принимают датчики. В случае, если в структуре композиционного материала есть повреждение, оно будет отклонять ультразвук или задерживать его прохождение.
Именно благодаря изменениям в прохождении ультразвуковых волн в композите и будет оцениваться и локализоваться повреждение. Разработчики утверждают, что система сможет с высокой точностью определять тип повреждения. Секцию с дверным проемом выбрали для испытаний, поскольку, по данным разработчиков, именно этот элемент на самолетах повреждается чаще всего.
В ближайшее время Германский авиакосмический центр намерен провести еще серию испытаний «нервной системы», которые позволят сертифицировать ее для использования на самолетах. В проекте разработки системы участвуют европейские компании Airbus, Invent и FACC. Когда именно система будет выпускаться серийно, пока неизвестно.
Ранее похожую систему планировала использовать японская компания Mitsubishi в своем истребителе — демонстраторе технологий ATD-X Shinshin. Она должна была стать частью технологии самовосстановления управления полетом. Ее суть заключается в том, что бортовой компьютер сможет определять полученные повреждения различных аэродинамических элементов конструкции самолета.
Затем на основе полученных данных о повреждениях бортовой компьютер корректировал бы работу оставшихся аэродинамических элементов таким образом, чтобы, насколько это возможно, восстановить управляемость боевого самолета.
Гексакоптер оснащен двумя взлетно-посадочными платформами для квадрокоптеров
Инженеры из Сколтеха разработали гибридный гексакоптер MorphoLander, который выступает в роли передвижного аэродрома для дронов меньшего размера. MorphoLander не только летает, но и может ходить по неровной поверхности при помощи четырех ног. В верхней части корпуса расположены две взлетно-посадочные платформы для микродонов. Дрон может пригодиться для инспекции объектов и поиска пострадавших во время стихийных бедствий, говорится в препринте на arXiv.org. При поддержке Angie — первого российского веб-сервера Дроны отлично подходят для выполнения задач поиска, инспекции и мониторинга, но потребляют много энергии и не могут долго находиться в полете. Одним из способов преодолеть это ограничение стала разработка дронов гибридной конструкции, которые могут не только летать, но и передвигаться по земле, например, с помощью колес или ног. Несмотря на то, что такой подход позволяет продлить время работы за счет менее энергозатратного способа передвижения по поверхности, продолжительность полета гибрида и его эффективность часто снижается из-за дополнительного веса. Инженеры под руководством Дмитрия Тетерюкова (Dzmitry Tsetserukou) из Сколтеха предложили использовать громоздкий дрон в качестве носителя для дронов поменьше. Тогда большой дрон выступает в роли передвижного «улья», который в нужный момент выпускает рой маленьких дронов, способных более эффективно выполнить задачу на большой территории за счет совместной работы. Разработанный прототип под названием MorphoLander представляет собой гексакоптер с четырьмя ногами, каждая из которых имеет три степени свободы. С их помощью дрон может передвигаться по неровной поверхности. Масса гибрида немного больше 10 килограмм. Встроенного аккумулятора хватает на 12 минут полета. Сверху на корпусе закреплены две посадочные платформы диаметром 20 сантиметров, на которые могут садиться микродроны. Чтобы микродронам (инженеры использовали Crazyflie 2.1 массой 27 грамм) было проще садиться на MorphoLander, материнский дрон с помощью алгоритма стабилизации старается удерживать горизонтальное положение платформ, подстраивая высоту ног под неровности поверхности. Посадка микродронов происходит под управлением алгоритма машинного обучения, его обучение с подкреплением проходило в симуляторе на платформе игрового движка Unity, который позволяет имитировать физику, с использованием пакета машинного обучения Unity ML Agents. Обученный алгоритм посадки затем испытали в трех сценариях с участием реальных дронов. В первом два микродрона должны были взлетать с расстояния полутора метров от MorphoLander и затем садиться на его платформы. Среднее значение отклонения от центра платформы в этом сценарии составило всего около 5,5 миллиметра. Во втором сценарии микродроны должны были садиться на материнский дрон, стоящий на неровной поверхности. В этом случае ошибка возросла и составила 25 миллиметров. Третий сценарий имитировал реальное применение: микродроны взлетали с платформ, в то время как MorphoLander отходил от места взлета на некоторое расстояние, после чего микродроны должны были сесть обратно. Среднее значение отклонения от центра 20-сантиметровой платформы составило 35 миллиметров. В будущем инженеры планируют увеличить точность и устойчивость алгоритма управления микродронами за счет контроля тяги отдельных винтов. https://www.youtube.com/watch?v=fV8_Ejy81s8&t=1s Совместная работа помогает роботам справляться с более трудными задачами. К примеру японские инженеры разработали систему из работающих в паре дрона и наземного робота. Они соединены друг с другом тросом, что позволяет наземного дрону взбираться на более крутые подъемы. Для этого дрон закрепляет трос на вершине, после чего наземный робот натягивает его с помощью лебедки и поднимается наверх.
