Pitch-axis supermanoeuvrability in a biomimetic morphing-wing UAV

要約

鳥やコウモリは飛行に非常に優れており、獲物を狩る場合でも、捕食者を回避する場合でも、飛行中の機敏性と機動性は不可欠です。
従来の高性能航空機では、失速後の操縦などの極端な操縦性へのアプローチは、生体模倣ではなく、推力偏向技術（古典的な超操縦性の領域）に焦点を当てていることが多かった。
しかし、この研究では、これらのアプローチが両立しないわけではないことを示します。生体模倣翼モーフィングは、古典的な超機動性と、生物学にインスピレーションを得た新しい形態の超機動性の両方への道です。
揚力面運動のマルチボディ モデルとすべての揚力面のゴマン・クラブロフ動的失速モデルを備えたフライト シミュレーターを使用して、超機動性の 2 つの主要な形態に対する生体模倣モーフィング翼無人航空機 (UAV) の機能を実証します。
プガチェフ コブラ、弾道遷移。
これらの操作を実行できるメカニズムと、実際の生体模倣無人航空機 (UAV) での実現可能性について結論が導き出されます。
これらの結論は、超機動性 UAV の設計と、種を超えた生物学的飛行力学の研究の両方に広く関連しています。

要約(オリジナル)

Birds and bats are extraordinarily adept flyers: whether in hunting prey, or evading predators, agility and manoeuvrability in flight are vital. In conventional high-performance aircraft, approaches to extreme manoeuvrability, such as post-stall manoeuvring, have often focused on thrust-vectoring technology – the domain of classical supermanoeuvrability – rather than biomimicry. In this work, however, we show that these approaches are not incompatible: biomimetic wing morphing is an avenue both to classical supermanoeuvrability, and to new forms of biologically-inspired supermanoeuvrability. Using a flight simulator equipped with a multibody model of lifting surface motion and a Goman-Khrabrov dynamic stall model for all lifting surfaces, we demonstrate the capability of a biomimetic morphing-wing unmanned aerial vehicles (UAV) for two key forms of supermanoeuvrability: the Pugachev cobra, and ballistic transition. Conclusions are drawn as to the mechanism by which these manoeuvres can be performed, and their feasibility in practical biomimetic unmanned aerial vehicle (UAV). These conclusions have wide relevance to both the design of supermanoeuvrable UAVs, and the study of biological flight dynamics across species.

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