Америкалық инженерлер әуеде 1000 секундтан аса уақыт бола алатын (ұқсас түрлерімен салыстырғанда екі еседей көп уақыт), салмағы небәрі шамамен 750 грамм тартатын шағын орнитоптер құрастырды. Бұл жайында islam.kz порталы Science Robotics мерзімді басылымына сілтеме жасай отырып мәлім етеді. Қаңбақтай дрон төрт қанатпен жабдықталған әрі орташа жылдамдығы секундына 30 сантиметрден кем кеңістікте алатын өлшемде ауытқи отырып, күрделі траекторияларды жасауға жеткілікті маневрлік қабілеті бар. Бұдан басқа, микродрон әуеде акробатикалық трюктерді орындауға қабілетті: дара және қос слиптер. Бүгінде дрондардың көбісі бірнеше айналмалы пропеллері бар мультикоптер схемасы бойынша жасалады. Алайда, мұндай жоба бойынша көлемі мен тұрқын кішірейтіп жасалғандарының тиімділігі азаяды. Осыған байланысты салмағы кем, шағын дрондар үшін винттер емес, қанаттар пайдаланылады. Бірнеше жүз герц жиілігі бар қалқаншалармен олар субграммалық микродронның ұшуы үшін жеткілікті көтеру қуатын қалыптастыра алады. Десе де биологиялық ұқсам түрлерімен, яғни, жәндіктермен салыстырғанда шағын конструкциялы, жасанды материал беріктігінің төмендігі мұндай аппараттардың ұшу ұзақтығын шектеп келген еді. Йуфен Шен (Yufeng Chen) есімді Массачусет технологиялық институтының ғалымы бастаған инженерлер тобы бірнеше жыл бойы жәндіктерге ұқсас қанаттары бар микроорнитоптарды құрастырып, жетілдірумен келеді. Мысалы, 2019 жылы олар салмағы 640 келі тартатын сегіз қанатты дронды жұртшылық назарына ұсынжды. Әрбір қанат электрод ретінде әрекет ететін эластомерлер мен нанотүтікшелердің бір-бірінің үстінен қапталған қабаттарынан тұратын, орамды жолақтан жасалған диэлектрлік, эластомериялық актуаторменмен қозғалды. Электродтарға кернеу берілгенде олар эластомерді деформациялай отырып, бір-бірін тартыла бастайды, соның салдарынан актуатордың ұзындығы қысқарып, беріліс штангалары арқылы қозғалысты актуатормен бірге модулдің соңына бекітілген қанатқа береді. Дронда барлығы осындай төрт модул болған, әрқайсысында екі қанаты бар. Орнитоптердің ұшу ұзақтығы 10 секундтан аспады. Осы уақыт ішінде қанаттарының иілгіш полиамидті шарнирлері тозуып үлгерді, соның салдарынан сынып, ақыры жарамсыз күйге түсті. Инженерлер бұл шектеуді еңсеруге шешім қабылдап, қанат және актуатор модулінің конструкциясын өзгертті. Сынудың негізгі себебі - қысқа шарнир екендігі белгілі болды: оның ұзындығы қанаттарының 20 пайызынан кем болды. Жаңа нұсқада ол ұзарып, енді бүкіл қанат арқылы өтеді, осы өзгерістен ондағы туындайтын кернеуді мың еседен аса азайтады. Актуатордың үдемелі қозғалысын қанат қағысына айналдыратын трансмиссия конструкциясына көлденең ось бойынша деформацияны шектейтін екі қосымша бағыттаушы қосылды, бұл жайт өз кезегіндде қанат қағысының амплитудасы мен көтеру күшін ұлғайтты. Сондай-ақ, инженерлер қанат ауданын ұлғайтты. Осының арқасында дронның жаңа конструкциясындағы қанаттар санын екі есеге азайтуға мүмкіндік туды. Енді сегіздің орнына оған төрт қанаты бар төрт бірдей актуаторлық модул орнатылған, олар көміртекті талшық пен полиэстерді қоса алғанда, материалдардың бірнеше қабаттарынан жасалған. Әрбір модул көміртекті қаңқадан, жұмсақ диэлектрлік актуатордан, трансмиссиядан және топсалы қанаттан тұрады. Ұшу аппаратының жалпы салмағы - 750 миллиграмм. Актуаторларға қорек сыртқы көзден сымдар арқылы келеді. Бұл бағыттағы тәжірибе нәтижесі көрсеткендей, көтергіш күшінің дронның салмағына қатынасы 2,2-ні құрайды. Актуаторлардың оңтайлы төзімділігі кезінде ең жоғары көтергіш күшке (олар жұмыс кезінде біртіндеп тозады) шамамен 1920 вольт кернеуде және 330 герц жиілікте қол жеткізуге болады. Бұл жиілік жұмыс жиілігі ретінде таңдалған. Ұшу ұзақтығына арналған сынақтарда ұшу аппараты 1000 секунд бойы (шамамен 17 минут) әуеде болған, бұл көрсеткіш бұрын жасалған ұқсас түрлерінің осындай қабілетіна қарағанда 100 есе артық. Дрон өзіңіз қалаған траектория бойынша қозғалады. Бұдан басқа, орнитоптер орташа жылдамдығы секундына 30 сантиметр және көлденең жазықтықта 1,05 сантиметр және биіктігі бойынша 0,34 сантиметр болатын күрделі үш өлшемді траектория (айналмалы сегіз) бойынша қозғала алатынын көрсетті. Сондай-ақ, дрон биіктігін жоғалтпай, яғни, төмендемей осы маневрлерден кейін бір және қос салтоны сәтті орындай алды. Қос салто кезінде айналудың ең жоғары бұрыштық жылдамдығы секундына 7200 градусқа жетті, бұл шама қара шыбындаағыға ұқсас көрсеткіштен 40 пайызға артық. Өз салмағынан басқа, дрон 500 миллиграмға дейін жүкті көтере алады. Ғалымдардың пайымдауынша, мұндай микродондар үйірі, мысалы, болашақта өсімдіктерді жасанды тозаңдандыру бойынша жұмысты орындай алар еді.

 

Suhan Kim et al. / Science Robotics, 2025