Энтомоптер

Модель наземного энтомоптера.

Энтомоптер — это летательный аппарат , летающий с использованием аэродинамики взмахов крыльев насекомого. Слово происходит от entomo (что означает насекомое: как в энтомологии ) + pteron (что означает крыло). Энтомоптеры — это тип орнитоптера , который является более широким термином для любого устройства, предназначенного для полета, взмахивая крыльями.

Земной энтомоптер

Наземный Entomopter — это многорежимный (летающий/ползающий) насекомоподобный робот, разработанный Робертом К. Майкельсоном и его командой дизайнеров из Технологического исследовательского института Джорджии (GTRI), Кембриджского университета , ETS Labs и других.

Наземный энтомоптер имеет размах крыльев от 15 до 18 см. Двойной комплект крыльев, расположенный в носовой и кормовой части RCM, обеспечивает сбалансированное резонансное взмахивание, создавая не только подъемную силу и тягу, но и полный контроль над машиной. Взмахи крыльев происходят с постоянной частотой 35 Гц. Этот биологический воздушный робот из-за своего размера классифицируется как микровоздушный аппарат (MAV). Полезная нагрузка миссии составляет около 10 граммов, а полная взлетная масса (GTOW) — 50 граммов. Предполагаемое использование — для скрытной разведки внутри помещений или работы в замкнутых, недоступных для человека пространствах.

Марсианский энтомоптер

Визуализация полета энтомоптера на Марс (НАСА)

Полет в атмосфере Марса затруднен. Воздушным марсоходам, использующим обычное неподвижное крыло, придется летать со скоростью более 250 миль в час, чтобы оставаться в воздухе в разреженной марсианской атмосфере. Это делает посадку на каменистую поверхность практически невозможной, что исключает возможность проверки/сбора проб. Кроме того, высокая скорость полета означает, что время пребывания в какой-либо конкретной области будет затруднено — отрицательная особенность, которая усугубляется тем фактом, что повороты в тонкой атмосфере потребуют огромных радиусов. С другой стороны, энтомоптер может достигать аномально высокой подъемной силы с быстро взмахивающими крыльями (отчасти из-за явления «вихря на передней кромке») и, следовательно, позволяет фюзеляжу медленно двигаться относительно земли.

Команда энтомоптеров под руководством Энтони Колоццы из Аэрокосмического института Огайо. получил финансирование Института перспективных концепций НАСА (NIAC) на изучение концепции энтомоптера для потенциальных будущих роботизированных миссий на Марс. Они отмечают, что число Рейнольдса для полета на Марсе эквивалентно числу Рейнольдса, обнаруженному на высоте более 100 000 футов (30 км) на Земле. В настоящее время на этой высоте ничто не летает с какой-либо регулярностью. Однако режим чисел Рейнольдса для крошечного энтомоптера, работающего в атмосфере Земли, эквивалентен более крупной версии (размах крыльев один метр), работающей в разреженной атмосфере Марса. Кроме того, поверхностная гравитация Марса составляет всего 37% от земной, поэтому марсианский флаер на базе энтомоптера выиграет от пропорционально уменьшенного веса, даже при его увеличенном размере на Марсе. Марсианский флаер на базе энтомоптера обещает не только медленно летать над марсианским ландшафтом, но и служить многорежимным транспортным средством, которое может приземляться, брать образцы, перезаряжаться или общаться, а затем взлетать для продолжения исследовательской миссии. У него даже есть потенциал вернуться к точке запуска для дозаправки, загрузки данных или передачи образцов.

Совсем недавно новый проект NIAC «Марсби» был награжден продолжением исследования концепции полета насекомых на Марс.

Финансирование и международное признание

Проект Entomopter получил первоначальное внутреннее финансирование исследований и разработок (IRAD) от Технологического института Джорджии, начиная с 1996 года, а затем последующее финансирование от Агентства перспективных исследовательских проектов Министерства обороны ( DARPA) , Исследовательской лаборатории ВВС (AFRL) и Института НАСА. Продвинутые концепции. За усилия, связанные с Entomopter, Майкельсон получил в 2001 году премию Pirelli за распространение научной культуры, присуждаемую международным жюри как «лучший мультимедийный проект, созданный любым учебным заведением в мире». Он также был удостоен первой премии Top Pirelli Prize (25 000 евро) за работу, признанную лучшей из более чем 1000 рассматриваемых работ на международном уровне.

См. также

• Полет насекомых
• Орнитоптер
• Бионика

Избранные отчеты и публикации

1. Майкельсон, Р.К., Новые подходы к миниатюрным летным платформам, Труды Института инженеров-механиков, Vol. 218 Часть G: Журнал аэрокосмической техники, специальный выпуск 2004 г., стр. 363–373.
2. Майкельсон, Р.К., Накви, Массачусетс, Помимо полета насекомых, основанного на биологии, Институт гидродинамики фон Кармана. Серия лекций RTO/AVT по аэродинамике с низким числом Рейнольдса на самолетах, включая применение в новых технологиях БПЛА, Брюссель, Бельгия, 24–28 ноября 2003 г.
3. Колоцца А., Майкельсон Р.К. и др. , Исследование планет с использованием биомиметики — энтомоптер для полета на Марс, итоговый отчет фазы II, проект Института перспективных концепций НАСА NAS5-98051, октябрь 2002 г.
4. Майкельсон, Р.С., Масштабирование биологических воздушных роботов, 5-й международный семинар по методам подобия, Институт статики и динамики аэрокосмических конструкций, Штутгартский университет, 4–5 ноября 2002 г., стр. 71–78.
5. Майкельсон, Р.С., Нейротехнология для биомиметических роботов , ISBN   0-262-01193-X , MIT Press, сентябрь 2002 г., стр. 481–509 (автор главы).

Внешние ссылки

• Официальный веб-сайт Entomopter — биологический воздушный робот, задуманный и разработанный профессором Майкельсоном для целей земного интеллекта и планетарной съемки. (Проверено 26 августа 2008 г.)
• Онлайн-биоэскиз Роберта К. Майкельсона — содержит множество внешних ссылок на работу Майкельсона «Энтомоптер» и на воздушную робототехнику в целом. (Проверено 26 августа 2008 г.)