Группа учёных Корнеллского университета под руководством профессора физики и аэрокосмической инженерии Джейн Ван опубликовала в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences работу, описывающую механику устойчивого машущего полёта.
Результаты могут стать практической основой для разработки миниатюрных летательных аппаратов с машущими крыльями.
Модель сводит сложную трёхмерную аэродинамику к 5 ключевым параметрам: соотношению массы крыла и тела, нагрузке на крыло, положению шарнира крыла, частоте и амплитуде взмахов.
Анализ этого "пятимерного пространства" дал 2 формулы, по которым можно определить, при каких сочетаниях форма и кинематика сами обеспечивают устойчивость в воздухе без активной коррекции со стороны нервной системы.
Авторы называют этот режим состоянием антирезонанса: при определённом соотношении инерции крыла и движения тела насекомое удерживает равновесие при воздушных возмущениях.
До сих пор считалось, что большинство насекомых пассивно неустойчивы и сохраняют полёт за счёт быстрой нейронной обратной связи (у плодовых мушек, по более ранним данным, корректировка происходит примерно каждые 4 миллисекунды, на каждом взмахе крыла).
По словам Вана, расширение модели до большего числа возможных морфологий показало, что пассивная устойчивость встречается в природе шире, чем предполагалось.
Практический интерес исследования лежит прежде всего в области робототехники.
Создание летающих машин размером с насекомое десятилетиями упирается в необходимость датчиков и быстрых контуров обратной связи: микродроны слишком малы, чтобы нести подобную электронику без потери полезной нагрузки.
Если конструкцию удаётся подобрать так, чтобы устойчивость возникала из геометрии и частоты взмахов, требования к управлению заметно снижаются.
Авторы отмечают, что их работа - вычислительная модель и её предсказания ещё предстоит сопоставить с поведением реальных видов и инженерных прототипов.
@ai_machinelearning_big_data
#news #ai #ml