Швейцарские и американские инженеры разработали уникальный орнитоптер, который способен не только летать, но и плавать, а также взлетать из воды и нырять обратно. Этот дрон, весом всего 250 граммов, использует гибкие крылья для перемещения в обеих средах, что делает его многофункциональным устройством.

Технические характеристики и конструкция

Орнитоптер имеет размах крыльев 86 сантиметров и способен взлетать из воды менее чем за секунду. В его конструкции предусмотрены герметичный фюзеляж, два гибких мембранных крыла и подвижный хвост. Внутри карбоновой рамы размещены бесколлекторный электродвигатель, редуктор, аккумулятор, электроника и радиомодуль. Модульная конструкция позволяет менять размеры и жесткость крыльев, что дает возможность адаптировать дрон под различные условия. Дрон обладает нейтральной плавучестью, что позволяет ему не тратить энергию на компенсацию архимедовой силы. Под водой он может изменять частоту взмахов в диапазоне от 0,1 до 6 герц, а в воздухе — от 5 до 11 герц. Это позволяет эффективно передвигаться как в воде, так и в воздухе. По расчетам разработчиков, одного заряда литий-полимерной батареи достаточно для полета на шесть километров или плавания на два километра.

Оптимизация крыльев

В ходе экспериментов инженеры протестировали различные варианты крыльев. Оптимальным оказался вариант средней жесткости и среднего размера с размахом около 86 сантиметров. Такие крылья обеспечивают необходимую подъемную силу в воздухе и пассивно изгибаются, что снижает сопротивление при плавании. С этими крыльями дрон разгоняется до 6,3 метра в секунду в воздухе и до 0,79 метра в секунду под водой при частоте взмахов пять герц.

Испытания и результаты

Инженеры провели испытания, чтобы проверить, способен ли орнитоптер самостоятельно взлетать из воды и переходить к устойчивому полету. Испытания проходили как в лабораторных условиях, так и в открытых водоемах. Важным фактором для успешного взлета оказалось правильное соотношение длины хвоста и угла выхода. При угле около 70 градусов к горизонту дрон успешно поднимался из воды, в то время как слишком длинный хвост создавал сопротивление и мешал взлету. При правильных параметрах весь маневр взлета из воды занимал менее секунды и требовал от восьми до десяти взмахов крыльями. Также инженеры подтвердили, что дрон может безопасно нырять в воду.

Перспективы и будущее разработки

В дальнейшем разработчики планируют изучить влияние более высоких скоростей плавания на параметры взлета и попробовать использовать дополнительные движители, такие как ноги. Это может значительно расширить функциональные возможности орнитоптера. Инженеры уверены, что такие двухсредные дроны найдут применение в океанографии и мониторинге морских экосистем. Ранее команда Зюфферея уже разрабатывала дрон, который использовал клешню с пружинным механизмом для захвата объектов, например, ветвей деревьев. Это подчеркивает многообразие применения орнитоптеров и их потенциал в различных областях.