Введение

Энтомоптер – это летательный аппарат, который летает, используя аэродинамику взмахов крыльев, как у насекомых. Слово образовано от entomo (означающего насекомое, как в энтомологии) + pteron (означающего крыло). Энтомоптер является разновидностью орнитоптера – более широкого термина для любого устройства, предназначенного для полёта посредством взмахов крыльев.

Земные энтомопторы

Наземный энтомоптер – это многорежимный (летающий/ползающий) робот, имитирующий насекомое, разработанный Робертом С. Микельсоном и его командой из Исследовательского института Джорджии Тех (GTRI), Кембриджского университета, лабораторий ETS и других организаций. Размах крыльев земного энтомоптера составляет от 15 до 18 см. Два набора крыльев, расположенных в передней и задней частях корпуса (RCM), обеспечивают сбалансированное резонансное взмахивание, создавая не только подъемную силу и тягу, но и полный контроль над аппаратом. Взмахи крыльями происходят с постоянной частотой 35 Гц. Этот биологически вдохновленный летающий робот классифицируется как микровоздушное транспортное средство (MAV) из-за его небольшого размера. Масса полезной нагрузки составляет около 10 граммов при полном взлетном весе (GTOW) 50 граммов. Предназначен для скрытой разведки в помещениях или работы в замкнутых пространствах, недоступных для человека.

Марсианский энтомоптер

Полет в атмосфере Марса затруднен. Летающие марсоходы с обычным неподвижным крылом должны были бы лететь со скоростью свыше 250 миль в час только для того, чтобы оставаться в воздухе в разреженной атмосфере Марса. Это делает посадку на каменистую поверхность практически невозможной, что исключает возможность осмотра и сбора образцов. Кроме того, полет на высокой скорости означает, что время наблюдения над конкретной областью будет ограничено – негативный фактор, усугубляемый тем, что для выполнения поворотов в разреженной атмосфере потребуются огромные радиусы. Энтомоптер, напротив, способен достигать аномально высокой подъемной силы благодаря быстро взмахивающим крыльям (частично благодаря явлению "вихря передней кромки") и, следовательно, позволяет фюзеляжу медленно перемещаться относительно поверхности. Команда энтомоптеров под руководством Энтони Колоззы из Института аэрокосмических исследований Огайо получила финансирование от Института перспективных концепций НАСА (NIAC) для изучения концепции энтомоптера в рамках потенциальных будущих роботизированных миссий на Марс. Марсианский летательный аппарат на базе энтомоптера обещает не только медленный полет над марсианским ландшафтом, но и возможность функционирования в качестве многорежимного аппарата, способного совершать посадку, брать образцы, подзаряжаться или осуществлять связь, а затем взлетать для продолжения исследовательской миссии. Он даже может вернуться к точке запуска для дозаправки, выгрузки данных или передачи образцов. В последнее время новый проект NIAC "Marsbee" получил финансирование для продолжения изучения концепции полета, подобного полету насекомых, на Марсе.

Финансирование и международное признание

Проект Entomopter получил первоначальное внутреннее финансирование исследований и разработок (IRAD) от Технологического института Джорджии, начиная с 1996 года, и последующее финансирование от Агентства передовых исследовательских проектов Министерства обороны DARPA, Исследовательской лаборатории ВВС (AFRL) и Института перспективных концепций НАСА. За достижения в области Entomopter Микельсон был удостоен премии Pirelli за популяризацию научной культуры в 2001 году, присуждаемой международным жюри за "лучший мультимедийный проект, представленный образовательным учреждением в мире". Ему также была присуждена первая премия Top Pirelli в размере 25 000 евро за работу, признанную лучшей среди более чем 1000 претендентов со всего мира.

Избранные отчеты и публикации

Микельсон, Р. С., Новые подходы к миниатюрным летательным платформам, Сборник Института инженеров-механиков, том 218, часть G: Журнал аэрокосмической техники, Специальный выпуск, 2004, с. 363–373.
Микельсон, Р. С., Накви, М. А., Beyond Biologically Inspired Insect Flight, Лекционный цикл RTO/AVT Института гидродинамики имени фон Кармана по аэродинамике на малых числах Рейнольдса для летательных аппаратов, включая применение в новых технологиях БПЛА, Брюссель, Бельгия, 24–28 ноября 2003 г.
Колоцца, А., Микельсон, Р. С. и др., Исследование планет с использованием биомиметики – энтомоптер для полета на Марсе, Итоговый отчет по фазе II, Проект NASA Institute for Advanced Concepts NAS5 98051, октябрь 2002 г.
Микельсон, Р. С., Масштабирование биомиметических летающих роботов, 5-й Международный семинар по методам подобия, Institut für Statik und Dynamik der Luft- und Raumfahrtkonstruktionen, Университет Штутгарта, 4–5 ноября 2002 г., с. 71–78.
Микельсон, Р. С., Нейротехнологии для биомиметических роботов, The MIT Press, сентябрь 2002, с. 481–509, (автор главы).