Киригами не промахнется: ученые сделали парашют, который приземляется с удивительной точностью

Решение этой старой проблемы предложили исследователи из Политехнической школы Монреаля и Политехнической школы в Париже. Созданный ими «парадоксальный» парашют сохраняет устойчивость в полете и опускается строго вниз, согласно их статье в журнале Nature.

Решение основано на технике киригами – японском искусстве вырезания фигур из бумаги, близком родственнике оригами. В последние годы принципы киригами все больше интересуют инженеров: они позволяют управлять формой и свойствами материалов. В том числе, ее можно применить для улучшения парашюта.

Его купол с многочисленными прорезями развернут выпуклостью не вверх, а вниз. Для его создания вырезают круг из майлара – тонкого, гибкого и легкого пластика – и лазером делают в нем концентрические прорези.

Образцы, разрезанные разным способом, тестировали, сбрасывая с небольшой высоты с прикрепленным грузом массой 4,5 грамма.

Как и ожидалось, первые варианты, включая цельный диск, падали беспорядочно, постоянно кувыркаясь и крутясь, подобно падению листа бумаги.

Одна из схем раскроя дала положительный результат. Парашют выгнулся в форму перевернутого колокола и стабилизировался в полете. Воздух обтекал его равномерно, а сопротивления оказалось достаточным для безопасного снижения, при этом парашют сохранял устойчивое вертикальное положение и следовал одной и той же траектории раз за разом.

После успешных тестов в лаборатории исследователи провели более испытание парашюта увеличенного размера, сравнивая с традиционным сначала в аэродинамической трубе, затем сбрасывая в помещении и на открытом воздухе и большой высоты. Запуск пробовали делать в разных положениях – строго вертикально, с наклоном и на боку, – и измеряли точность приземления.

Последний, самый крупный образец имел диаметр полметра и нес бутылку с водой. В тесте на прицельное метание его поднимали на дроне на высоту 60 метров и сбрасывали на мишень, измеряя кучность попадания. Парадоксальный парашют каждый раз приземлялся не далее одного метра от центра мишени, тогда как обычный парашют сносило заметно дальше.

Быстрая стабилизация, независимо от угла раскрытия – важное достоинство такого парашюта, объясняет Дэвид Мелансон, соавтор работы. В отличие от классических парашютов, он следует четкой баллистической траектории.

Поведение парашюта остается стабильным даже при увеличении размера, добавил Фредерик Госселин, другой автор. Это означает, что его можно масштабировать для практического применения.

Исследователи видят будущее своей разработки прежде всего в гуманитарных миссиях – для доставки самолетами воды, продовольствия или медикаментов в труднодоступные районы.

Кроме точности падения, она проще в производстве и потенциально гораздо дешевле. Для целей эксперимента образцы кроили лазером, а в массовом производстве можно использовать обычный вырубной пресс. В его конструкции нет даже строп. Достаточно разрезать пленку по нужным принципам и предусмотреть крепление для груза в центре – не нужно шитья и сборки, как у традиционных моделей.

Ученые считают, что конструкцию можно дальше усовершенствовать. Если закрыть прорези тонкой эластичной мембраной, скорость падения еще снизится, а если узоры киригами сделать асимметричными, это придаст парашюту способность спускаться по спирали или даже планировать по наклонной траектории.

Один такой вариант исследователи поставили целью опробовать в ближайшее время: он сможет лететь по разной траектории в зависимости от веса груза, сообщает Мелансон. Это позволит сортировать сбрасываемые грузы прямо в воздухе.

Непонятно только, как такой парашют складывать перед броском. Видимо, решение этой проблемы пока отложили.