Os cientistas se inspiraram no peneireiro-vulgar e desenvolverão um drone capaz de resistir a rajadas de vento.

Cientistas da Universidade RMIT (Austrália) e da Universidade de Bristol (Reino Unido) propuseram um método para criar um drone capaz de resistir a rajadas de vento e turbulência. Eles basearam seu projeto na anatomia do falcão-australiano, uma ave que parece pairar sem esforço em ventos fortes.

Fonte da imagem: rmit.edu.au

Quando o vento aumenta, os drones são forçados a pousar — ​​esta é uma limitação aerodinâmica fundamental. Além das rajadas horizontais, existem também as rajadas verticais, que podem alterar a sustentação em 25 a 100 vezes, dependendo do formato de uma pequena asa. Em baixas altitudes, onde os drones operam, este é o tipo de perturbação mais comum e, com as mudanças climáticas, a situação só tende a piorar. A natureza, no entanto, resolveu esse problema há milhões de anos.

O falcão-australiano é um mestre do voo estável em condições turbulentas, e cientistas utilizaram tecnologia de captura de movimento em túnel de vento para registrar com precisão suas manobras em turbulência real. Para ajustar sua posição de voo, a ave utiliza 22 graus de liberdade, enquanto um drone típico possui apenas quatro. Um aspecto importante é a distribuição de peso: a massa corporal do falcão está concentrada em seu torso, permitindo que ele ajuste sua trajetória de voo em resposta a uma rajada de vento aproximadamente duas vezes mais rápido do que um drone de tamanho semelhante. Por fim, a ave reage de forma diferente à turbulência, ajustando constantemente a posição de suas asas e cauda, ​​e “a flexibilidade natural de suas penas e articulações ajuda a absorver mudanças repentinas no fluxo de ar”.

Para ir além da observação e medir a magnitude das forças em ação, os pesquisadores construíram uma réplica robótica de alta precisão de um pássaro, baseada em tomografias computadorizadas de aves reais. O robô reproduz os movimentos das asas e da cauda e foi testado em um túnel de vento sob rajadas de 7 m/s. As asas e a cauda do pássaro são os elementos mais importantes para o controle de voo. Quando estendidas simultaneamente, o aumento na sustentação é maior do que a soma dos efeitos dos dois movimentos separadamente: as asas geram sustentação adicional, enquanto a cauda impede rotações indesejadas. Como resultado, o pássaro gera sustentação para contrabalançar a rajada de vento sem alterar sua atitude. Um drone convencional, que gera sustentação ajustando a potência do motor ou o ângulo das superfícies de controle, inevitavelmente tomba.

A cauda também atua como um regulador de estabilidade: quando estendida, ela contrabalança eficazmente qualquer rajada de vento que possa inclinar o pássaro para cima ou para baixo. Quando recolhida, a ave torna-se quase aerodinamicamente neutra e mais manobrável. O peneireiro alterna entre esses dois modos em tempo real: mantém a estabilidade enquanto mantém a posição durante uma rajada de vento ou, inversamente, reduz a velocidade quando precisa mudar de direção. Nenhum drone moderno consegue fazer isso tão rapidamente.

Por fim, a ave possui um poderoso sistema de feedback. Suas penas detectam vibrações e pontos de separação do fluxo de ar em tempo real, e receptores em suas articulações monitoram continuamente o ambiente.Cargas estruturais — nenhum VANT moderno possui um sistema de feedback como esse. Construir um drone capaz de suportar turbulências com eficácia é um projeto de longo prazo. A estabilidade do peneireiro-comum não é alcançada por um único mecanismo, mas pela operação simultânea de todos esses mecanismos, e reproduzir isso em uma plataforma leve e de baixo custo é uma tarefa desafiadora.

Em um futuro próximo, os pesquisadores pretendem estudar como a ave percebe seu ambiente, incluindo as sutis pistas de turbulência que lhe permitem antecipar rajadas de vento. Isso poderia formar a base de um sistema de controle preditivo. Embora os cientistas estejam focados atualmente em pequenos VANTs, as descobertas do estudo poderão eventualmente ser estendidas a máquinas maiores. Representantes da indústria também são convidados a participar do projeto.