Возможный пример программы регулирования орнитоптером

Орнитоптер (махолёт) – летательный аппарат, имитирующий машущий полёт птиц. Идея орнитоптера подразумевает подражание природным прототипам – птицам и насекомым – как в форме крыльев, так и в движениях ими. Создание орнитоптеров (махолётов) происходило в разных странах. Идея орнитоптера – подражание природным прототипам, птицам и насекомым, как в форме крыльев, так и в движениях ими.

Испытания проводились и в России. Ниже приведены некоторые примеры:

• В 1908 году в городе Тифлис на Махатской горе состоялась серия из тридцати успешных полётов мускульного орнитоптера-планёра с ножным педальным приводом А. В. Шиукова.
• В 1936 году ОСОАВИАХИМ провёл успешные стендовые испытания мускульного орнитоптера с ручным приводом конструкции П. И. Смирнова.
• Осенью 1953 года лётчик-испытатель Александр Маноцков при содействии авиаконструктора О. К. Антонова построил экспериментальный планер-орнитоптер с машущими крыльями. Аппарат разбился при приземлении, и пилот-изобретатель погиб.

Испытания орнитоптеров (махолётов) прекратились из-за технических сложностей, недостатка финансирования и конкуренции с другими летательными аппаратами. Идея машущего полёта, которая была популярна в прошлом, не получила практического применения.

Махолёты не имеют широкого практического применения. Даже если создать пилотируемую версию махолёта, она вряд ли сможет сравниться по эффективности с вертолётом и самолётом, а беспилотная – с дроном.

Некоторые трудности связаны с тем, что большая часть махолётов построена на мускульной тяге, а это требует существенных усилий и неудобно для массового применения. Кроме того, двигатели внутреннего сгорания не позволяют преобразовать движения поршня во взмах крыла.

Однако интерес к махолётам не угасает. Разработки продолжаются, и есть мнение, что в будущем махолёты могут найти применение, например, для доставки небольших грузов в пределах города или наблюдения за движением транспорта или сохранностью энергосетей.

Для качественного анализа орнитоптера необходимо тщательное изучение его конструкции. Некоторые особенности конструкции орнитоптера, которые влияют на управление:

• Крылья. Могут быть гибкими (эластичная ткань) или жёсткими (рамная конструкция с точной геометрией). В некоторых моделях крылья складываются при движении вверх, что минимизирует площадь и сопротивление воздушной среде, а при движении вниз – раскладываются, аэродинамическое сопротивление возрастает.
• Хвост. Связан с корпусом за счёт сферического шарнира и двух кривошипно-шатунных механизмов. При помощи одного из механизмов хвост поворачивается относительно продольной оси корпуса в горизонтальной плоскости, а при помощи другого – в вертикальной.

Управление орнитоптером (махолётом) включает разработку конструкции, системы управления и программирования. Цель – обеспечить управляемый полёт, имитирующий полёт птицы, с помощью машущих крыльев.

В современных реалиях могут применяться дополнительные механизмы, позволяющие наиболее качественно осуществлять управление сложным техническим устройством. Для управления орнитоптером могут использоваться:

• Сервоприводы. Например, один сервопривод для управления ориентацией (тангажем), другой – для поворотов (рысканья).
• Рулевые тяги. Переводят вращательное движение от шестерён редуктора в поступательное движение крыльев.
• Бортовой контроллер. Устанавливается на фюзеляже орнитоптера.
• Пульт дистанционного управления. Может быть беспроводным, с приёмником и передатчиком.

Несмотря на отсутствие автоматизированных технических устройств, как может быть представлено на современных летательных аппаратах, для орнитоптера существует необходимость автоматизации, следовательно, заданного закона программы регулирования параметрами данного типа летательного аппарата.

На сегодняшний день существует возможный пример реализации программы регулирования данной технической установки. Например, в прототипе миниатюрного орнитоптера Bee++ управление по тангажу, крену и рысканью осуществляется за счёт изменения амплитуды движения пар крыльев. Например:

• Чтобы наклонить орнитоптер вперёд, амплитуда пары крыльев в передней части уменьшается, вследствие чего снижается генерируемая ими тяга.
• Для поворотов по оси рысканья изменяют амплитуду движения пар крыльев, расположенных по диагонали.
• Набор или снижение высоты происходит при увеличении или снижении частоты взмахов всех четырёх крыльев.

Помимо этого, были проведены испытания данного типа махолёта. В 2025 году китайские инженеры разработали орнитоптер RoboFalcon2.0 со сложной кинематикой, имитирующей движения крыльев птиц. С помощью системы тяг, рычагов и двух вспомогательных сервоприводов вращение основного двигателя при каждом взмахе преобразуется в три типа движения крыльев – махи вверх и вниз, отклонение вперёд и назад и в складывание по ширине. Благодаря этому орнитоптер может управлять тягой и тангажом при взлёте и на малых скоростях.

Таким образом, можно сделать вывод о возможной реализации программы регулирования современным орнитоптером. Однако, ввиду сложной конкурентоспособности с современными летательными аппаратами это реализовать относительно тяжело.