Дослідники з Сінгапурського університету технологій та дизайну створили крихітний дрон, надихнувшись тим, як насіння клену падаючи, обертається у повітрі, сповільнюючи падіння і використовуючи вітер, щоб відлетіти подалі від материнського дерева.
“Політ стає все менш ефективним у міру зменшення масштабу. Невеликі дрони часто мають низьку тривалість польоту, оскільки їх невеликі пропелери створюють обмежену тягу, але при цьому споживають значну потужність. Нашою метою було подолати це обмеження”, — пояснює Фунг Шаохуей із Сінгапурського університету технологій та дизайну.
Надихнувшись тим, як насіння клену обертаючись ширяє у повітрі, дослідники створили дрон розміром з долоню, здатний зависати у повітрі на 26 хвилин, використовуючи лише один мотор. Більшість невеликих дронів використовують чотири та більше роторів. Однак у новому дроні використовується лише один.
Обертання усього крила створює підйомну силу і допомагає стабілізувати дрон у польоті. Обертальний рух спрощує конструкцію літального апарату, зменшує його вагу та зменшує втрати енергії.
Це також знижує так зване “навантаження на диск”, яке призводить до втрати енергії невеликими гвинтами. Навантаження на диск вертольота, що завис, — це відношення його ваги до загальної площі диска несучого гвинта. Чим менше навантаження на диск, тим ефективніший політ.
Дрон був змодельований на основі аеродинамічного механізму насіння, яке обертається. Розробники ретельно відтворили структуру крила і розрахували поведінку двигуна і пропелера в умовах потужного повітряного потоку.
Вони точно налаштували розподіл маси та геометрію крила, використовуючи методи оптимізації на основі даних, коригуючи такі змінні, як крок, форма та центр тяжіння, для досягнення максимальної ефективності. За результатами лабораторних випробувань, конструкція досягла питомої потужності 9,1 грамів на ват, перевершивши інші мікролітальні апарати свого класу.
Крило виготовили з легкого пінопласту. Лонжерон — з вуглецевого волокна. При цьому коробка передач та додаткові рухомі частини відсутні. Є лише крихітний двигун та ротор. Льотні випробування проводились у приміщенні.
За допомогою керування шляхом захоплення руху дрон зміг утримувати позицію та висоту протягом 26 хвилин, використовуючи усього один двигун за середньої споживаної потужності 3,5 Вт. Весь апарат важить лише 32 грами — приблизно стільки ж, скільки пара батарейок типу АА.
“Наступний крок – збільшити вантажопідйомність та час польоту без істотного збільшення ваги. Ми також плануємо використовувати в процесі проєктування передові матеріали та біоінспіровані морфології крил”, — зазначив один з керівників дослідження, науковий співробітник Цай Сіньюй.
Завдяки своїй ефективності, простоті та компактності ці крихітні дрони можуть ідеально підійти для таких завдань, як розміщення метеодатчиків на повітряних кулях, розвідка в зонах стихійного лиха або проведення екологічних досліджень у місцях, недоступних для більших дронів. Дослідники вважають, що цей новий підхід може вплинути на довгострокову перспективу.
Джерело: ZME Science
Повідомити про помилку
Текст, який буде надіслано нашим редакторам: