Что такое орнитоптер и станет ли он следующим большим достижением в дронах?

Дизайн квадрокоптера стал повсеместным изображением, о котором думает большинство людей, когда обсуждают дроны. Будучи чудом современной инженерии, технология квадрокоптеров является кульминацией многолетних знаний о полетах с пропеллерами.

Несмотря на то, что современные квадрокоптеры являются технологически продвинутыми, они все же уступают по нескольким параметрам естественным полетам. В конце концов, есть причина, по которой пилотам дронов рекомендуется держаться подальше от птиц. Чтобы восполнить этот пробел, в последние пару лет активизировались исследования нового типа дронов.

Что такое орнитоптер?

Часто говорят, что природа — лучший дизайнер. Действительно, многие из наших современных практик были заимствованы из того, как животные и растения выживали и развивались на протяжении многих лет. Это основная идеология, лежащая в основе конструкции орнитоптера — летательного аппарата, имитирующего полет птиц.

Цель орнитоптера — использовать лучшие характеристики обоих самолетов. и дроны с квадрокоптерами. Квадрокоптеры известны своей отличной маневренностью и способностью поддерживать устойчивое висение. С другой стороны, дроны с неподвижным крылом не могут зависать на месте, но они на несколько порядков эффективнее квадрокоптеров.

Хотя гибридные дроны существуют, они, как правило, очень сложны и обременены наличием слишком большого количества деталей. .

Орнитоптер легко заметить по его самой отличительной характеристике — паре машущих крыльев. Благодаря сочетанию этих крыльев и обтекаемого корпуса орнитоптер способен летать, превосходя возможности квадрокоптеров или беспилотных летательных аппаратов с неподвижным крылом. Среди его многочисленных преимуществ — возможность быстро переключаться с плавного и стабильного полета на более агрессивные модели, такие как ныряние или переворачивание.

Что такого особенного в взмахах крыльев? Эти крылья обеспечивают подъемную силу благодаря своей форме аэродинамического профиля, подобно тому, как работают дроны с неподвижным крылом. Тем не менее, взмахи крыльев помогают создавать еще большую подъемную силу, что позволяет быстрее менять высоту. Кроме того, это движение позволяет орнитоптерам зависать на месте без потери подъемной силы.

Для изменения высоты и направления орнитоптер обычно имеет руль направления или руль высоты на «хвосте». Опять же, это похоже на то, как хвосты птиц играют важную роль в движении и стабильности полета. Точно так же, как руль лодки, хвост птицы качается из стороны в сторону, обеспечивая управление. Хвост также может опускаться вниз, создавая сопротивление, которое помогает птице замедляться во время полета.

Проблемы проектирования дрона-орнитоптера

Практически все элементы дизайна дрона-орнитоптера смоделированы на основе физики полета птицы. Может показаться, что природа делает работу за инженеров. Однако тот факт, что орнитоптеры все еще очень редки, означает, что это намного легче сказать, чем сделать..

Есть части анатомии птицы, которые помогают в ее полете, которые просто не могут быть воспроизведены в электронном устройстве с дистанционным управлением. Такие факторы, как то, как птичьи перья помогают в стабильности полета, придется имитировать нетрадиционными средствами.

Разработка системы передачи взмахов крыльев оказалась одной из самых больших проблем при разработке орнитоптеров. . По сравнению с пропеллерами квадрокоптера, крылья орнитоптера не должны так быстро взмахивать. Однако двигатели, приводящие в движение машущие крылья, также должны иметь дело с гораздо большей массой и сопротивлением ветру.

Это быстрое возвратно-поступательное движение не только требует больших затрат энергии — оно также вызывает остальную часть дрона. тело, чтобы двигаться в противоположном порядке. Это плохая новость для любой чувствительной электроники в теле дрона, которая со временем может быть выбита.

Одно можно сказать наверняка — никакая рудиментарная рукоятка или трансмиссионная система не может имитировать, насколько хорошо мускулатура птицы управляет полетом. Несмотря на легкий костяк, у птиц очень сильные мускулы крыльев. Это позволяет им быстро и незаметно изменять схемы полета. Дизайнеры пытались имитировать это, используя гибкие материалы для крыльев в орнитоптерах, но мы никогда не можем ожидать, что они будут такими же маневренными, как птицы.

Необходимость в мощных двигателях, надежной системе трансмиссии, а прочный корпус напрямую контрастирует с еще одним важным элементом дизайна — весом. Птицы от природы очень легкие из-за полых костей. Дроны-орнитоптеры пытаются имитировать это, используя легкие материалы и как можно меньше механических деталей. Это, безусловно, проблема, учитывая, что орнитоптер также нуждается в батарее и передатчике для дистанционного управления.

Плюсы и минусы конструкции орнитоптера

Дроны-орнитоптеры по-прежнему очень популярны. В настоящее время это редкость, поэтому все еще сложно определить достоинства и недостатки технологии. Из того немногого, что мы видели до сих пор, мы уже можем сделать выводы об определенных аспектах полета орнитоптера, которых мы можем ожидать, а также о некоторых, к которым следует проявлять осторожность.

Плюсы

Более эффективен, чем квадрокоптеры.

Используя аэродинамическую технологию, орнитоптеры могут создавать подъемную силу, используя гораздо меньшую мощность по сравнению с пропеллерами квадрокоптера. Это может быть огромным преимуществом для операций с дронами, которые, как ожидается, продлятся длительное время. Также помогает то, что орнитоптеры намеренно спроектированы так, чтобы они были чрезвычайно легкими.

Более маневренные, чем дроны с неподвижным крылом

с неподвижным крылом дроны обладают максимальной эффективностью полета, в основном потому, что у них очень мало движущихся частей. Их основные ограничения заключаются в том, что они не очень маневренны и не могут зависать на месте. Орнитоптер устраняет оба этих недостатка. Орнитоптеры с помощью хвостового рулевого механизма могут быстро менять направление и высоту.. Орнитоптер также может зависать на месте, просто продолжая взмахивать крыльями.

Тихо, чем квадрокоптеры

Постоянный шум, который квадрокоптеры генерировать — одна из его менее привлекательных характеристик. Орнитоптеры устраняют этот недостаток, взмахивая крыльями гораздо медленнее. Это делает орнитоптеры идеальными для незаметности или практически для любой обстановки, где шум не приветствуется.

МИНУСЫ

Менее прочная конструкция

Дизайн орнитоптера действительно будет работать только в том случае, если он намеренно спроектирован как легкий. Практически все рабочие орнитоптеры, разработанные до сих пор, были крошечными и использовали такие материалы, как гибкий пластик и легкие сплавы. Хотя это помогает орнитоптерам стать более эффективными, это также снижает вероятность того, что они выживут в аварии без какого-либо ущерба.

Неразвитая технология

Скорее всего, нам еще придется ждать несколько лет, прежде чем технология для дронов-орнитоптеров догонит технологию квадрокоптеров — если это вообще произойдет. Учитывая успех квадрокоптеров, становится еще более маловероятным, что крупная технологическая фирма даже инвестирует в разработку орнитоптеров. Таким образом, нашей единственной надеждой может быть горстка небольших исследовательских групп, работающих над этой конкретной технологией.

Есть ли дрон-орнитоптер, который я могу купить сегодня?

Если вы искали дрон-орнитоптер, на котором можно летать на любом уровне, напоминающем про-уровень, то у нас плохой новости для вас. Прямо сейчас все дроны орнитоптерного типа мы бы назвали игрушками. Они не так уж плохи и, безусловно, дают хорошее представление о потенциале этой технологии, но с ними мало что можно сделать, кроме как летать.

Для тех, кто готов потратить значительные средства на дрон-орнитоптер. , мы рекомендуем MetaFly BionicBird. Этот 10-граммовый дрон, вероятно, наиболее близок к «профессиональному» орнитоптеру в наши дни. Дрон требует некоторой сборки, но мы считаем, что это хорошо, так как он позволяет лучше понять, как работает каждый компонент.

Он поставляется с гибкими крыльями, передними фарами и встроенным Литий-полимерный аккумулятор, обеспечивающий дрону до 8 минут полета. Дроном можно управлять в пределах ста метров, хотя мы предполагаем, что вы, вероятно, захотите управлять этим крошечным дроном в помещении. Он очень хрупкий.

Если вы не хотите тратить слишком много, то существует около десятка похожих на вид дронов с дистанционным управлением, которые работают по принципу орнитоптера. Эти дроны имеют хлопающие крылья, рули направления и яркий дизайн, напоминающий птиц или бабочек. Они также довольно дешевы — вы можете купить его всего за 20 долларов.

Как показывают эти продукты, мы все еще далеки от того, чтобы получить высококачественный дрон-орнитоптер. С ними приятно поиграть, но они не так хороши, как любые современные квадрокоптеры и дроны с неподвижным крылом, которые сейчас заполонили рынок..

Заключительные мысли

В 2021 году технология дронов с квадрокоптерами настолько развита, что любые инновации действительно могут привести только к незначительным улучшениям. То же самое можно сказать и о дронах с неподвижным крылом. Хотя это оказалось очень надежной технологией, сейчас очень мало возможностей для дальнейшего развития.

По этой причине мы считаем исследования орнитоптеров весьма интересными. В отличие от других типов дронов, орнитоптерам предстоит еще много работы, а также еще много неиспользованного потенциала. Хороший орнитоптер — это, по сути, лучшее из обоих миров, сочетающее маневренность квадрокоптера с эффективностью самолета с неподвижным крылом. Есть еще проблемы, которые предстоит преодолеть, но мы надеемся, что технология может взлететь со временем, как в прямом, так и в переносном смысле.

Оцените статью
futurei.ru
Добавить комментарий