Многороторные дроны, возможно, и пользуются всей славой, но полностью вращающиеся «монокоптеры» на самом деле гораздо более энергоэффективны. Новый отличается еще больше: он может протискиваться в узких пространствах или падать, как сокол, за счет уменьшения размаха крыльев в полете.
Хорошо известный факт, что дроны с неподвижным крылом потребляют меньше энергии аккумулятора. чем их многороторные аналоги. В основном это связано с тем, что крылья первого обеспечивают гораздо большую подъемную поверхность, чем меньшие роторы второго. Однако у мультикоптеров есть одно большое преимущество: они могут взлетать и приземляться вертикально, а также зависать на месте.
Некоторые ученые приступили к объединению лучших особенностей обеих конструкций, создав дроны вертикального взлета и посадки, которые летают, вращая все свое тело горизонтально… и это тело принимает форму одного большого крыла.
Все эти экспериментальные самолеты были вдохновлены однокрылым семенем клена типа «самара», которое изящно опускается на землю, когда его отпускают с дерева.
Семя кленового листа, также известное как самара – монокоптеры, основанные на этом семени, использовали такие механизмы, как закрылки для управления, и использовали камеры, которые передают один кадр за каждый оборот для относительно стабильного видео в реальном времениDepositphotos
Это подводит нас к дрону FROW (Foldable Rotary Origami Wing), который создали Хитеш Бхардвадж, Синью Цай, Люк Со Тура Вин и Шаохуэй Фунг из Сингапурского университета технологий и дизайна. На самом деле существует две версии самолета: FROW-A (активный) и FROW-P (пассивный).
Хотя FROW-A действительно летает, вращаясь Весь его корпус на самом деле имеет два крыла в стиле Самары, которые соединены посередине концентратором, оснащенным электроникой. Каждое крыло состоит из панелей из пробкового дерева, заключенных в тонкую полимерную мембрану, а также телескопического стержня из углеродного волокна, проходящего по всей длине крыла. На конце каждого крыла находится мотор/пропеллер.
The FROW -Дрон с полностью выдвинутыми обоими крыльями Сингапурского университета технологий и дизайна
В обычном режиме полета оба крыла остаются полностью выдвинутыми для достижения максимальной подъемной силы. Если во время полета в тесноте необходимо уменьшить размах крыльев, два сервопривода, расположенные во втулке, наматываются на тросы, прикрепленные к тяге каждого крыла.
Это заставляет каждый стержень втягиваться внутрь, унося с собой остальную часть крыла. Бальсовая/мембранная часть крыла при втягивании складывается гармошкой, что в конечном итоге приводит к уменьшению общего размаха крыла FROW-A на 39%. Когда приходит время снова выдвинуть крылья, сервоприводы отпускают тросы, позволяя центробежной силе вытянуть крылья обратно.
FROW-A с полностью убранными крыльями Сингапурский университет технологий и дизайна
Требуются два крыла, потому что после убирания одно крыло должно будет вращаться так быстро, что и гребной двигатель, и сервопривод уборки крыла сгорят. FROW-P вид использует это ограничение, поскольку он предназначен для быстрого погружения, как сокол, при укорочении.
В отличие от FROW-A, P имеет всего одно крыло. И вместо подключения к сервоприводу, егоТрос стержня крыла соединен с неработающим пружинным механизмом намотки (расположенным на конце крыла, не имеющем пропеллера).
FROW-P с полностью убранным крыломСингапурский университет технологий и дизайна
Пока FROW-P вращается достаточно быстро, чтобы поддерживать подъемную силу, центробежная сила подавляет натяжение пружины, удерживая крыло в расправленном состоянии. Однако как только двигатель дрона замедляется и скорость его вращения падает, уменьшение центробежной силы позволяет пружине наматывать крыло, уменьшая общий размах крыльев на целых 69%.
Самолет быстро поворачивается на авторотации. в результате вниз, но может легко возобновить подъем, просто снова запустив двигатель. Помимо других приложений, эта функция может позволить FROW-P обходить опасные погодные условия при полете на больших высотах или даже уклоняться от преследующих самолетов.
Статья об исследовании была недавно опубликована в журнале Биоинспирация и биомиметика. Вы можете увидеть обе версии дрона FROW в действиях, подобных Самаре, на видео ниже.
FROW: первый винтокрылый дрон, меняющий размах крыльев в воздухе.
