الگوبرداری از پرندگان در بال‌های فلزی

ممکن است هواپیماهایی که بال‌های دوار دارند بتوانند روی یک سطح بلند فرود بیایند و شناسایی را انجام دهند، اما کارایی کمتری نسبت به هواپیماهای بال ثابت برای گشت‌های پروازی دارند. یک هواپیما با بال ثابت که بتواند به صورت عمودی روی بلندی فرود آید (بالای ستون، ساختمان، حصار و ...) می‌تواند بهترین راه‌حل برای ماموریت‌های شناسایی طولانی‌تر باشد. از آنجا که هدف در فاصله نزدیکی قرار دارد، حسگرهای ساده می‌توانند روی هواپیمای فرود آمده به کار روند.

مشکل نشستن بر بلندی توسط طبیعت حل شده است. پرندگان با استفاده از تکنیک شکل‌گیری بال‌ها و پر و بال‌زدن، دائما بر سطح‌های کوچک می‌نشینند. مهندسان دانشگاه سن‌دیگو، به رهبری پروفسور تام بیولی و با همراهی کیم رایت، پروفسور و فارغ‌التحصیل رشته مهندسی مکانیک و هوافضا، حرکت آهسته نحوه فرود پرندگان را به دفعات زیاد مشاهده کردند تا فرضیه‌ای ارائه دهند که چگونه بال و پر و بال‌زدن به پرندگان کمک می‌کند بر سطوح کوچک فرود آیند.

کیم رایت می‌گوید: «یکی از رفتارهای کلیدی که ما در پرندگان مشاهده کردیم، استفاده آنها از حرکت رفت و برگشتی بال به منظور کنترل نقطه اوج، هم در پروازهای به سمت جلو و هم در فرود عمودی بود. پرندگان می‌توانند بال‌هایشان را به هزاران شکل حرکت دهند و با این کار یک تعادل آیرودینامیک به وجود می‌آورند. در حالی که هواپیماهای بدون‌سرنشین از انجام این کار عاجزند.»

رایت و اعضای گروهش یک هواپیمای بدون‌سرنشین ساختند که با کنترل از راه دور کار می‌کرد تا صحت فرضیه خود را بررسی کنند. حرکت بال هواپیما به جلو و عقب متغیر بود و آنها با استفاده از مدل‌های کامپیوتری و یک میکروکنترلر که به عنوان ثبت‌کننده اطلاعات پرواز روی هواپیما نصب شده بود، هواپیما را تست کردند. آزمایش‌های اولیه، فرضیه حرکت رفت و برگشتی بال را به منظور کنترل ارتفاع اوج تایید کرد.

طراحی هواپیمای الهام گرفته شده از طبیعت از نظر مقیاس شبیه پرندگانی است که مهندسان مشاهده کردند (جغد، شاهین، طوطی بزرگ و کلاغ) و بال‌ها و مشخصات پروازی مشابه آنها دارد. سطح بدنه و دم هواپیمای نمونه عمدتا از چوب بالسا و فوم ساخته شده بود و تکنیک‌های استاندارد هواپیماسازی در آن به کار رفته بود. بال‌ها با استفاده از سازه‌های کامپوزیتی الیاف کربن، الیاف شیشه، فوم با چگالی بالا و نایلون بسیار مقاوم ساخته شده بود. لوله‌های الیاف کربن به عنوان میله اتصال‌دهنده استفاده شده بود و الیاف شیشه تقویت‌شده برای محکم کردن قسمت‌هایی از بدنه به کار رفته بود که تحت فشار زیاد بودند.

پژوهش‌های آینده می‌توانند با کار کردن روی مسائلی نظیر ترکیب حرکات رفت و برگشتی بال‌ها، پر و بال‌زدن و سایر شکل‌گیری‌های بال، مشکلات فرود بر نقاط مرتفع که هواپیماهای بدون‌سرنشین در حال حاضر با آن مواجه هستند را برطرف سازند.

رایت می‌گوید: «هدف نهایی ما، ترکیب این مسائل و ساخت یک هواپیمای بدون‌سرنشین هوشمند است. یک هواپیمای بدون‌سرنشین کوچک که بتواند مانند یک پرنده مانور دهد و فرود بیاید؛ وسیله‌ای فوق‌العاده ارزشمند برای مقاصد شناسایی، تحقیقاتی و عملیات نجات این پژوهش، جامعه هوافضا را یک قدم کوچک تا رسیدن به این هدف جلو برده است.»

رایت می‌گوید آینده هواپیماهای بدون‌سرنشین می‌تواند بسیار متنوع باشد. هواپیماهای بدون‌سرنشین بسرعت به یک وسیله محبوب میان نیروهای نظامی ‌تبدیل می‌شوند، اگرچه کاربردهای بی‌شماری در مصارف شهری نیز دارند. این کاربردها بسرعت در حال توسعه‌اند و از جمله آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد: پایش آتش‌سوزی‌های سهمگین، جستجو و نجات سانحه‌دیدگان و کنترل ترافیک.