В рамках крупнейшей в мире промышленной ярмарки Hannover Messe компания Festo провела необычную презентацию. Маркус Фишер, руководитель программы по изучению бионики, поверг в изумление праздношатающуюся технотусовку, запустив под своды зала номер 15 электрическую чайку.
Искусственная серебристая чайка по имени Smartbird (Умник), жужжа сервомоторчиками и старательно имитируя машущий полет, в течение минуты кружила над сверкающими лысинами бюргеров, едва не задевая двухметровыми крыльями вентиляционные короба на потолке. Ганноверский перформанс удался на славу — информационный шум в мировой электронной и бумажной прессе, поднятый Умником, стих только к середине лета. Еще бы, ведь скромняга Фишер провозгласил, что тайна машущего полета, загадка тысячелетия, над которой ломали головы (и даже зубы) такие глыбы, как Леонардо да Винчи и Отто Лилиенталь, наконец-то разгадана. Авторы технологического прорыва были названы поименно. Кроме самого Фишера, это конструкторы Райнер и Гюнтер Муграуэры, физик Вольфганг Зенд, а также молодые программисты Кристоф и Агалия Йебенс.
Чайка по имени Умник
Основные принципы машущего полета в версии немецкой компании Festo, обычно специализирующейся на разработке пневматических и электромеханических узлов для индустриальной автоматики, сводятся к следующему. Во-первых, при махе угол атаки крыла прогрессирует от основания к кончику за счет активного скручивания кистевого сегмента. Во-вторых, во время маха вниз (рабочего маха) угол атаки должен быть положительным, а во время маха вверх (холостого маха) — отрицательным. В-третьих, тяга на рабочем махе создается за счет активной артикуляции крыла в месте сочленения плечевого и кистевого сегментов (артикуляция в переводе с «птичьего» — сгибание), а подъемная сила обеспечивается плечевым сегментом. В-четвертых, маневрирование в машущем полете производится путем поворота головы и хвоста в сторону маневра. Вот и все!
По утверждению Маркуса Фишера, эти нехитрые постулаты позволяют птицам, а заодно и Умнику быть сверхэффективными летательными аппаратами. Неутомимое сердце в его легком карбоновом тельце, обтянутом пенополиуретановой кожей, заменяет литий-ионная батарея, а мышцы и связки — высокооборотные бесколлекторные моторчики и сервоприводы. Сдвоенный шатунный механизм с двухступенчатым понижающим редуктором отвечает за плавность и синхронность колебаний плечевых лонжеронов, трапециевидный шарнир трудится над артикуляцией, а крохотные сервоприводы на дальних нервюрах каждого из крыльев по команде микроконтроллера изменяют угол атаки кисти в плюс или минус от горизонтали. Из-за этого лонжероны плеча Умника, подыгрывая нервюрам, скручиваются относительно своей продольной оси, и птичка атакует воздушный поток именно так, как ее учили. Изменение траектории полета обеспечивается парой сервоприводов, натягивающих кевларовые тросики на крошечных кронштейнах хвостового и головного сегментов. Аппарат может самостоятельно отрываться от земли, хотя шасси или перепончатых лап у него нет.
Маховый механизм Wiggle-Drive. В отличие от примитивного шатунного механизма Умника, Wiggle-Drive шведского изобретателя Кьелла Дальберга, сочетающий маховые движения с одновременным тангажом крыльев, блестяще имитирует биомеханику машущего полета птиц. Он обеспечивает эффективную артикуляцию крыльев с переменной жесткостью. Простой Wiggle-Drive, являющийся гибридом механизма перекоса от вертолета, план-шайбы и треугольного шатуна, весьма эффективен для полнопрофильных крыльев с переменной жесткостью.
Умник, надо отметить, действительно рационален — если ребята из Festo не жонглируют цифрами, то при массе 400 г его энергопотребление составляет всего 23 Вт, а КПД приближается к 80%. Кстати, о КПД: его вычисляли на круговом стенде, как отношение тяги крыльев к затраченной энергии. Довольно спорный метод применительно к машущему полету, но другого, к сожалению, пока не придумали.
Вообще-то, Умник — это, по-видимому, шутка юмора. Бортовых мозгов и систем, выполняющих роль органов чувств, у птички нет, и она нисколько не умнее детской машинки с ДУ. Микроконтроллер за ?10 и три датчика Холла в маховом механизме — не в счет. Все, что вытворяет в воздухе квазичайка, продиктовано радиокомандой пилота, посланной с пульта управления.
А габариты? Вес Умника, анонсированного как «копия серебристой чайки», составляет 400 г, а размах крыльев — 2 м. Его реальные прототипы вида Larus argentatus как минимум вдвое тяжелее и на полметра уже «в плечах». Почему? Но не будем брюзжать. К чему эти мелкие придирки к блестящей в целом работе команды Festo? Мелкие — ни к чему...
Дали маху
Зато серьезных претензий к Умнику хоть отбавляй. Причем, не у автора этой статьи, а у опытных авиа"