Сенсоры-волоски позволят беспилотникам лучше летать
Инженеры Исследовательской лаборатории ВВС США провели испытания нового сенсора для беспилотных летательных аппаратов, с помощью которого они смогут определять состояния воздуха и в соответствии с полученными измерениями изменять параметры своего полета.
Сенсор-волосок. AFRI.
Как пишет Defense News, новый сенсор внешне выглядит как волосок, способный изгибаться под напором воздуха. Исследователи утверждают, что на разработку такого сенсора их вдохновили летучие мыши и некоторые виды насекомых, которые по колебаниям волосков определяют состояния воздуха, в том числе обнаруживают воздушные потоки, и в соответствии с ними меняют свой полет.
Современные беспилотные летательные аппараты обычно имеют ограниченный набор сенсоров, позволяющих получать данные о параметрах полета. В самом простом случае для аппарата определяются только направление полета, координаты, высота и скорость, причем все эти показатели могут вычисляться только на основе сигналов GPS. В условиях радиоэлектронного противодействия, когда сигналы спутниковой навигации могут быть недоступны, такие аппараты утрачивают способность летать. Тяжелые беспилотники можно комплектовать пневматическими системами измерения параметров полета, но обычного этого не делается, чтобы не уменьшать массу полезной нагрузки.
Новый сенсор, разрабатываемый Исследовательской лабораторией ВВС США, представляет собой тончайшую стеклянную трубку, внутри которой вырастили углеродные нанотрубки. Диаметр волоска составляет десять микрон. На этот сенсор периодически подается некоторое напряжение, изменение которого на выходе измеряют и используют для определения состояний воздуха. В полете стеклянный волосок изгибается и деформирует углеродные нанотрубки, через которые проходит электрический ток. Деформации нанотрубок повышают или снижают их электрическую проводимость, что и сказывается на параметрах тока на выходе.
Во время испытаний сенсор подвергли воздействию нескольких видов воздушных потоков. Попутно исследователи проводили измерения. В настоящее время разработчики из Исследовательской лаборатории ВВС США занимаются анализом полученных данных, который планируется завершить весной текущего года. Исследователи уже заявили, что хотя в целом сенсор показал работоспособность, он показал крайне низкую чувствительность к незначительным колебаниям волоска. Кроме того, на измерения с помощью сенсора существенное влияние оказывает пограничный слой, образующийся на аэродинамической поверхности, на которой установлен сенсор.
Наконец, разработчикам пока не удалось изготовить сенсоры с одинаковыми электромеханическими свойствами. Это означает, что при одних и тех же состояниях окружающего воздуха два сенсора будут давать разные показатели. Поэтому для каждого сенсора необходимо вводить корректировки измерений. Разработчики проводили эксперименты на сборке из 20 стеклянных волосков и полагают, что использование на беспилотниках тысяч таких сенсоров позволит их бортовым системам точно определять воздушные потоки и корректировать свой полет. Например, аппараты смогут заранее «почувствовать» зону с более быстрым воздушным потоком, находящуюся по курсу.
Почему инженеры копируют природные аналоги? Животные часто становятся прототипами роботов. Вдохновить может не только летучая мышь, но и, например, молюск или рыба, примеров огромное множество. Ученых и конструкторов привлекает внешний вид и движения различных видов – природа уже позаботилась об ответе на вопрос, какая форма лучше ползает по деревьям, какая летает, а какая зарывается в песок. Однако слепо копировать природу имеет смысл не всегда.
Источник: NPlus1.
