Робототехника, не чуждая бионике, не перестаёт удивлять. К летучим робомышам, быть может, вскоре добавятся летающие роботы размером с насекомое.

Давно известный парадокс: соотношение тяги и массы тела насекомых значительно хуже, чем усамолёта Можайского. Попросту говоря, любой авиационный вуз отправит дипломный проект на доработку, если в нём представлена конструкция обычного шмеля. По законам классической аэродинамики, он никогда не оторвётся от земли. Опыты же биологов, напротив, показывают, что если к насекомому подвесить вес больше его собственного, то оно всё равно полетит.

Так можно ли создать эффективно летающего робожука на основе наших нынешних знаний?

Тирас Лин, высокоскоростная камера и бабочки, оставшиеся, правда, за кадром.

Исследователи из Университета Джонса Хопкинса (Балтимор, США) пробуют разобраться в том, чтоделает насекомых такими хорошими летунами, а аэродинамику — столь слепой к секретам успеха этих простых существ. Начали с бабочки. Вокруг замкнутого аквариума были установлены три цифровые камеры, снимающие полёт удивительных созданий со скоростью 3 тыс. кадров в секунду со всех направлений.

Почему бабочки? Американская Военно-воздушная исследовательская лаборатория, финансирующая эту работу вместе с Национальным научным фондом, хочет получить разведывательные летательные микроаппараты (ЛМА) размером с жука. Преимущества понятны: не каждый боец ПВО противника разглядит такого разведчика, да и сбить объект, перепархивающий с цветка на цветок, будет сложно. Иными словами, от бабочек нужна их сверхманёвренность, способность укрываться от противника даже в высокой траве, за углом городского здания, где угодно. Именно это прекрасно удаётся грациозным созданиям: сложив крылья, они сливаются с поверхностью цветка, и даже самые быстрые и проворные птицы не всегда могут обнаружить их.

Уже созданные ЛМА соответствуют насекомым лишь по размеру. Дела с манёвренностью пока обстоят не лучшим образом, но, похоже, профессору Раджату Митталу и его помощнику Тирасу Линю удалось сделать один важный шаг. Они обнаружили, что бабочки не просто машут крыльями: при резких манёврах они изгибают их так, что центр тяжести насекомого серьёзно смещается (примерно то же делает лыжник, чтобы двигаться вперёд). Рукотворные летательные аппараты могут играть с формой крыла, изгибать закрылки и так далее, но изменение центра тяжести никогда не закладывалось в расчёты: ведь для каждого ц. т. пришлось бы заново описывать аэродинамику, фактически создавать несколько разных самолётов в одном.

Очевидно, и бабочка, займись она этой математикой, тоже затруднилась бы с полётом. По сути, она является одним ЛА при взлёте, другим — при прямолинейном перемещении, и множеством иных — чуть ли не для всех своих пируэтов. Вертолёт, превращающийся в самолёт, а затем в ракету или планер, — вот, пожалуй, самая близкая аналогия.

Новизна такого подхода в том, что предыдущие исследователи всегда указывали на чрезвычайную лёгкость крыльев насекомых в сравнении с их общей массой. Поэтому резкие изгибы не учитывались при обсчёте расположения центра масс, приравнивая их к классическим летательным аппаратам, созданным человеком, у которых он почти неподвижен. Однако у бабочек площадь крыльев чрезвычайно велика, а масса тела — исключительно мала, и это правило для них по меньшей мере ничего не значит. По словам г-на Линя, это соображение следует учитывать при дальнейшей доработке существующих ЛМА. Полезным оно будет и для энтомологов.

Сейчас исследователи изучают полёт дрозофил. Особый интерес вызывает способность мух садиться вверх ногами, что, увы, недоступно рукотворным летательным аппаратам даже теоретически. Но ведь это только сегодня, да?

Подготовлено по материалам Университета Джонса Хопкинса.

Источник: http://science.compulenta.ru/658908/