Команда инженеров из Политехнической школы Монреаля (Канада) и Политехнического института Парижа (Франция) представила инновационную систему пассивной безопасности для БПЛА, основанную на древнем японском искусстве киригами — разновидности оригами, использующей разрезы бумаги. Новая технология позволяет создавать парашюты, которые обеспечивают исключительно стабильный и практически вертикальный спуск, решая одну из главных проблем традиционных систем — непредсказуемый дрейф. Результаты исследования, имеющего огромный потенциал для сферы доставки дронами и гуманитарных миссий, опубликованы в престижном научном журнале Nature.
Как «дырявый» купол превосходит традиционный
Классические парашюты замедляют падение за счет создания максимального сопротивления воздуха. Однако это же сопротивление делает их крайне нестабильными при порывах ветра, что приводит к значительному боковому сносу. Для доставки грузов дронами в городских условиях, где зона посадки ограничена, такой дрейф недопустим и опасен. Разработка канадских и французских исследователей решает эту проблему кардинальным образом.
Парашют-киригами представляет собой плоский лист пластика или другого материала со сложным узором из лазерных прорезей. При падении этот лист трансформируется в трехмерную конструкцию, напоминающую перевернутый колокол. Воздух проходит через сотни небольших отверстий упорядоченно, не создавая крупных хаотичных вихрей, которые и вызывают раскачивание и снос у традиционных куполов.
«Перевернутая форма колокола растягивает прорези киригами-узора и направляет воздух через множество мелких отверстий. Это заставляет воздушный поток оставаться упорядоченным, без больших хаотичных завихрений, что приводит к предсказуемой траектории», — объясняет профессор Фредерик Госселин, один из авторов исследования.
В результате полезная нагрузка спускается почти вертикально, что позволяет с высокой точностью рассчитать точку приземления.
Ключ к полетам над людьми: потенциал соответствия стандартам безопасности
Одним из главных барьеров для массового внедрения доставки дронами в городах являются строгие требования регуляторов к безопасности полетов над людьми. Такие ведомства, как FAA (Федеральное управление гражданской авиации США), требуют от операторов доказать, что в случае отказа дрон не нанесет вреда людям на земле. Для этого используются парашютные системы спасения (Parachute Recovery Systems, PRS).
Промышленным стандартом де-факто для таких систем стал ASTM F3322. Он описывает комплексные требования к испытаниям всей связки «дрон + парашют», включая не менее 45 тестов в различных сценариях отказа. Цель — гарантировать, что система надежно сработает, а энергия удара о землю будет минимальной. Стабильность и отсутствие дрейфа являются критически важными параметрами для прохождения такой сертификации.
Хотя технология киригами-парашютов находится на стадии фундаментальных исследований, ее ключевые характеристики — предсказуемость траектории и минимизация зоны падения — напрямую отвечают целям стандарта ASTM F3322. В будущем это может значительно упростить производителям дронов и операторам процесс сертификации своих аппаратов для выполнения сложных миссий в городской среде.
Производство, применение и будущие перспективы
Еще одно важное преимущество новой технологии — простота и низкая стоимость производства. Для изготовления парашюта не требуется сшивание или сложная сборка; достаточно вырезать узор на листе подходящего материала с помощью лазерного или штанцевального станка. Это открывает возможность массового производства, в том числе из перерабатываемых или биоразлагаемых материалов.
Помимо доставки последней мили, исследователи видят потенциал применения в следующих областях:
- Гуманитарные миссии: точное десантирование медикаментов и продовольствия в зонах стихийных бедствий.
- Научные исследования: сброс метеорологических датчиков для изучения ураганов и других атмосферных явлений.
В настоящее время команда продолжает совершенствовать дизайн. В планах — объединить киригами с оригами, чтобы сделать парашют складным, а также научиться изменять его характеристики для адаптации под грузы разного веса и формы. Хотя до коммерческого внедрения еще далеко, это исследование закладывает основу для нового поколения систем безопасности, способных сделать дроны более надежным и безопасным инструментом для решения повседневных задач.
