Um laboratório neerlandês fez voar um drone sem leme ao lhe dar reflexos de pombo

A maioria das aeronaves tem caudas verticais ou lemes para domar o rolamento neerlandês — a mistura de guinada, derrapagem e rolamento semelhante à de um patinador. A cauda acrescenta peso e arrasto, o que custa combustível aos aviões de linha e aumenta a assinatura de radar, um problema para aeronaves furtivas. O bombardeiro B-2, sem leme, se vira com flaps de arrasto nas pontas das asas, o que o engenheiro aeroespacial e biólogo David Lentink, da Universidade de Groningen, considera ineficiente: o caminho eficiente é resolver a estabilidade gerando sustentação, e é isso que as aves fazem.

Em 1929, o cientista alemão Franz Groebbels defendeu que as aves voam como 'aviões automáticos', estabilizando-se por meio de reflexos — a cauda vira quando o corpo inclina, as asas se estendem de forma assimétrica quando ele rola. A equipe de Lentink testou a hipótese construindo a partir dela, de trás para frente. O primeiro robô, o Tailbot — asas fixas, uma cauda com cinco graus de liberdade — manteve-se estável em um túnel de vento turbulento simulado sob um controlador de reflexos, mas caiu ao ar livre. A correção foi o PigeonBot II: asas que mudam de forma como as de um pombo, que se recolhem e se estendem de forma independente, nove servos, aproximadamente o peso de um pombo de verdade e penas reais.

Um piloto automático de drone Pixracer de fábrica só entende os controles convencionais de quadricóptero, então um Arduino fica entre o piloto automático e o robô, traduzindo comandos em movimentos de asa e cauda. Ao ar livre, o PigeonBot II decolou, voou e pousou de forma totalmente autônoma — ou por comandos de alto nível do operador, como subir, descer, virar —, com a estabilização do voo apoiada inteiramente em reflexos semelhantes aos das aves. A conjectura de Groebbels de 1929 agora tem uma demonstração em voo.

Um componente ainda desafia a engenharia: as próprias penas, com ganchos tridimensionais de 10 micrômetros que formam o único velcro de um só lado do mundo, cada gancho travado suportando cargas de até 20 gramas. Nenhuma estrutura fabricada é ao mesmo tempo tão leve, rígida e complexa, então os robôs voam com penas de pombo de verdade.

Substituir o leme pela resposta da ave: um controlador semelhante a um reflexo dobra e abre asas e cauda que mudam de forma, estabilizando com sustentação em vez de arrasto.

Ataca o custo da cauda na origem — estabilizando com mudança de forma que gera sustentação, como as aves fazem, em vez de remendar com flaps de arrasto desperdiçadores como o B-2.

Uma hipótese biológica de 95 anos virou um teste de engenharia em voo: construir o laço de reflexos e ver se a teoria se mantém no ar.

A aviônica permaneceu hardware de prateleira: um Arduino intermediário permitiu que um piloto automático de drone de fábrica comandasse asas que mudam de forma e uma cauda com cinco graus de liberdade.

Remover o leme elimina seu peso, arrasto e assinatura de radar de uma só vez — o objetivo central de voar sem leme.

Quando uma superfície de controle custa caro demais, empreste a solução do animal: a mudança de forma distribuída, movida por reflexos rápidos, pode substituir a peça por completo.

O PigeonBot II passou no teste ao ar livre: decolagem, voo e pouso autônomos, estabilizados puramente pelo controlador de reflexos, com um operador emitindo apenas comandos de alto nível. A equipe ainda voa com penas reais porque nada fabricado se iguala a elas; o resultado oferece aos projetistas de aeronaves uma rota baseada em sustentação para o voo sem leme, em que a cauda vertical é exatamente a desvantagem.