Маленькие бесчеловечники становятся всё популярнее, но у них есть большая проблема: они очень чувствительны к ветру и турбулентности, особенно в городе или у земли. Порыв ветра может легко сбить их с курса, перевернуть или ударить об чей-то майбах.

Птицы в сильный ветер не всегда ломаются. Дроны куда чаще. Инженеры долго вглядывались в мелких птиц и решили, что надо у них кое-что стырить. Отреверсили перо и решили наклепать такого на дроны.

Конкретно прикрепили на верхнюю часть крыла машины маленькие гибкие пластинки типа закрылков, похожие на кроющие перья птиц. Эксперименты показали, что эти простые пластинки действительно помогают крылу стабильнее вести себя в турбулентном потоке воздуха. Уменьшают тряску и колебания подъёмной силы.

Чтобы дрон стабильно летел около небоскрёбов, его система управления должна постоянно и очень быстро корректировать полёт, а сложно и энергозатратно.

Кроющие перья — это маленькие перья, которые покрывают основание более крупных маховых перьев на верхней части крыла птицы. Сделали полиэтиленовые полоски разной жёсткости и крепили к крылу, чтобы посмотреть, что получается в сравнении с просто крылом. Хотели добиться стабилизации прямо на крыле, без приводов.

Дальше катали полученные прототипы в аэротрубе в обычном и турбулентном потоке. В трубу запускали мелкие частицы (как дым). Лазер подсвечивал их в одной плоскости, а высокоскоростная камера делала снимки. Дальше анализировали движение частиц и строили карту скоростей и вихрей вокруг крыла. Это позволило увидеть, как формируются и отрываются воздушные потоки.

— В спокойном потоке. Гибкие закрылки не сильно увеличили подъёмную силу, но заметно уменьшили сопротивление на больших углах атаки (когда крыло сильно наклонено к потоку). Модель с закрылками средней жёсткости показала более плавный срыв потока (потерю подъёмной силы). Даже в спокойном потоке крылья с закрылками показывали меньшие колебания подъёмной силы и сопротивления, чем базовое крыло. Это значит, они были более стабильны.
— В турбулентном потоке — очень значительное снижение колебаний. Все модели с закрылками показали себя гораздо стабильнее, чем базовое крыло. Лучше всех показала себя модель с самыми жёсткими закрылками. На частотах возмущений 6-9 Гц она снижала колебания силы сопротивления примерно на 10% по сравнению с базовым крылом.

Почему это работает: когда на поверхности крыла начинает формироваться вихрь, область низкого давления в нём "присасывает" гибкий закрылок, заставляя его приподняться. Это движение закрылка разрушает вихрь, не давая ему вырасти до больших размеров. В результате вместо одного большого вихря образуется несколько маленьких и слабых. Поток остаётся более прижатым к крылу, а колебания сил уменьшаются.

Это пассивный механизм. Он не требует датчиков, моторов или затрат энергии, что идеально подходит для маленьких дронов, где важен каждый грамм веса и энергетика.

Мы нашли эту работу, пока искали про то, как чинят крылья охотничьим соколам. Серьёзно, в Катаре есть клиники по восстановлению аэродинамики вашей птицы. В нашем соседнем канале есть уже про этих самых птиц и клиническую практику.

--
Вступайте в ряды Фурье! | Лучшие посты
— Tower, please call me a fuel tank!
— Roger MD700. You are a fuel tank.