Чучела птиц превратили в орнитоптеры

Инженеры из США использовали чучела птиц для создания орнитоптеров. Один из прототипов с искусственным корпусом покрыт настоящими перьями фазана, а в передней части корпуса закреплена голова чучела кеклика. Второй беспилотник создан на базе крыльев голубя. Оба таксидермических махолета успешно выполнили тестовые полеты. В будущем подобные орнитоптеры могут использоваться для наблюдения за дикой природой или для разведывательных миссий. Статья о разработке опубликована в материалах конференции Американского института аэронавтики и астронавтики Scitech 2023.

Летающие аппараты, которые используют взмахи крыльев подобно птицам или насекомым для того чтобы поддерживать полет, называются орнитоптерами. Они отличаются маневренностью и в теории хорошо подходят для мониторинга окружающей среды и в исследовательских целях для наблюдения за животными в естественной среде обитания.

Все дело в том, что в отличие от мультикоптеров, орнитоптеры издают меньше шума и имеют большее внешнее сходство с настоящими птицами. Существующие прототипы беспилотных махолетов, такие, например, как p-flap, оснащают механическими захватами, для того чтобы они могли садиться на жердочки или ветви деревьев, что еще больше добавляет им сходства с настоящими птицами.

Американские инженеры под руководством Мустафы Хассаналиана (Mostafa Hassanalian) из Института горного дела и технологий в Нью-Мексико зашли еще дальше в попытках придать сходство орнитоптерам с настоящими птицами. Для этого они использовали в их конструкции части чучел настоящих птиц.

Всего они создали два прототипа таксидермических орнитоптеров. Один из них имеет корпус и крылья, изготовленные из искусственных материалов. При этом он покрыт настоящими фазаньими перьями, а к передней части корпуса прикреплена голова чучела кеклика. Второй беспилотник также оснащен искусственным корпусом, но его крылья позаимствованы у чучела голубя.

Инженеры взяли данные о весе и размерах настоящего голубя весом 270 грамм с размахом крыльев 60 сантиметров, а также данные о форме его крыльев. На основании этого они создали 3D-модель и численную модель крыльев, которые использовали для моделирования полета в симуляторе.

Механизмы, приводящие в движение крылья, были позаимствованы у купленных разработчиками готовых моделей орнитоптеров. Они были разобраны, а их компоненты послужили основой для прототипов. Изначально крылья были закреплены с помощью углепластиковых стержней диаметром от двух до трех миллиметров. Однако после серии поломок при жестких приземлениях в первых тестовых полетах, они были заменены на стальные, котоорые хоть и более тяжелые, но при этом более прочные. Всего инженеры протестировали крылья трех птиц: голубя, вороны и колибри.

На данный момент оба собранных прототипа успешно испытаны в полете. В дальнейшем авторы работы планируют добавить им режим планирования, в котором орнитоптер сможет летать, как беспилотник самолетного типа, а также заменить прямозубые шестерни в приводе крыльев на косозубые, которые создают меньше шума и вибрации при работе. Кроме этого, в будущих прототипах разработчики планируют использовать настоящий птичьий эпидермис с перьями, а не клеить перья на пластиковый корпус.

По словам разработчиков, которые приводит интернет-издание New Scientist, орнитоптер, созданный из частей тела настоящей птицы, может помочь ученым в изучении некоторых аспектов аэродинамики полета птиц. Например, как полет клином помогает птицам в стае экономить энергию, или как цвет и орнамент оперения влияет на поглощение тепла и динамику воздушных потоков вокруг животного.

Ранее мы рассказывали о миниатюрном орнитоптере, для которого корейские инженеры создали крыло, имитирующее особенности конструкции крыльев жуков-носорогов. За счет подвижного узла на передней кромке и способности упруго сгибаться и распрямляться биомиметическое крыло без ущерба переживет столкновения с препятствиями на пути орнитоптера, а он после этого продолжит свой полет без падений.