محققان از دانشگاه براون در حال طراحی نوع جدیدی از بال است که می تواند کوچک بال ثابت هواپیماهای بدون سرنشین به مراتب با ثبات تر و کارآمد.

جدید بال جایگزین کانتور صاف بر روی لبه های پیشرو ترین هواپیما بال با ضخامت ورق های تخت و تیز لبه. از عقل به عنوان آن ممکن است به نظر می رسد, می رسد که طراحی متمایز مزایای آیرودینامیکی در مقیاس کوچک و هواپیماهای بدون سرنشین. در یک مقاله منتشر شده در علم رباتیکمحققان نشان می دهد که بال است که به مراتب با ثبات تر از استاندارد بال در این صورت ناگهانی gusts باد و انواع دیگر از تلاطم که اغلب انتقام ویران کردن بر روی هواپیماهای کوچک. بال نیز فراهم می کند یک ایرودینامیک کارآمد پرواز است که ترجمه را به زندگی بهتر باتری و دیگر بار پرواز.

“کوچک هواپیماهای بدون سرنشین می تواند واقعا مفید در بسیاری از برنامه های کاربردی از جمله پرواز در مناطق پرجمعیت به عنوان آنها ذاتا امن تر برای انسان وجود دارد اما مشکلات عملیاتی هواپیما در آن مقیاسهای کوچک” گفت: Kenny Breuer استاد براون دانشکده فنی و مهندسی و مطالعه ارشد نویسنده است. “آنها تمایل به ناکارآمد که محدودیت باطری بار پرواز بسیاری از هواپیماهای بدون سرنشین برای حدود 30 دقیقه یا بیشتر. آنها همچنین تمایل به دریافت دمیده اطراف پاف از باد و متلاطم هوا از موانع مانند ساختمان ها و درختان. بنابراین ما شده فکر کردن در مورد طراحی بال که ممکن است مبارزه با این مشکلات است.”

این ایده برای یک بال که کنار می گذارد و با صاف کردن خطوط عادی بال در لبه پیشرو الهام گرفته شده بود آگهی های طبیعی مانند پرندگان و حشرات است. صاف و لبه پیشرو کمک می کند تا برای حفظ جریان هوا بصورتی پایدار و محکم متصل به بال. اما پرنده و حشرات بال معمولا کاملا خشن و تیز لبه پیشرو به ترویج جدایی از جریان هوا. جریان جدایی باعث بهره وری مشکلی برای هواپیما های بزرگ اما به نظر می رسد به کار خوب برای پرندگان و حشرات است.

“حیوانات در مقیاس کوچک نمی سعی کنید به نگه داشتن جریان متصل” Breuer گفت. “آنها داد تا در آن 100 میلیون سال پیش. هنگامی که شما را متوقف و تلاش برای نگه داشتن جریان به طور مداوم متصل آن از قضا باعث می شود برخی از چیزهایی که آسان تر است.”

جدید بال — لقب “جدایی جریان در ایرفویل” — طراحی شده توسط Matteo Di Luca یک دانشجوی تحصیلات تکمیلی در قهوه ای و مطالعه منجر نویسنده. ایده این است که به عمد جداگانه جریان در لبه پیشرو که تا حدودی counterintuitively باعث می شود که جریان به reattach بیشتر به طور مداوم قبل از رسیدن به لبه عقبی. که reattachment است که با کمک های کوچک گرد فلپ قرار داده شده در نزدیکی بال انتهایی لبه. طراحی را قادر می سازد کارآمد تر و با ثبات تر پرواز در مقیاس هواپیما با wingspans در حدود یک پا و یا کمتر است.

دلیل این کار طراحی است که با این ویژگی در مقیاسهای کوچک از لایه مرزی لایه نازکی از هوا که به طور مستقیم در تماس با بال. در مقیاس مسافر هواپیما لایه مرزی است که همیشه آشفته-پر از ریز چرخش و گرداب. که تلاطم دارای لایه مرزی در برابر بال نگه داشتن آن بصورتی پایدار و محکم متصل شده است. در مقیاسهای کوچک اما لایه مرزی گرایش به آرام. یک لایه مرزی آرام جدا می کند به راحتی از بال و اغلب هرگز reattaches که منجر به افزایش بکشید و کاهش آسانسور.

بیشتر مسائل پیچیده است freestream تلاطم — gusts باد گرداب و دیگر اختلالات در هوای اطراف. که freestream تلاطم می تواند به طور ناگهانی وادار تلاطم در یک لایه مرزی که متصل به جریان و باعث تکان خوردن ناگهانی افزایش آسانسور. سریع بلند نوسانات می تواند بیش از یک هواپیماهای بدون سرنشین را کنترل سیستم رسیدگی می تواند منجر به بی ثبات پرواز.

جدا, جریان بال قادر به مقابله با این مسائل است.

“هنگامی که ما هدفمند جداگانه جریان در لبه پیشرو ما علت آن را بلافاصله تبدیل به آشفته که نیروهای آن به reattach در یک نقطه ثابت با صرف نظر از تلاطم جوی” Di Luca گفت. “است که به ما بیشتر سازگار بالابر و به طور کلی عملکرد بهتر است.”

تست جدا, جریان, ایرفویل در تونل باد نشان داد که این طرح با موفقیت را هموار آسانسور نوسانات مرتبط با freestream آشوب. این تیم همچنین انجام شده در تونل باد آزمایش از یک پروانه محور هواپیماهای بدون سرنشین مجهز به جدا, جریان بال. این آزمون نشان داد که افزایش آیرودینامیک بهره وری منجر به کاهش حداقل کروز قدرت در مقایسه با استاندارد مینیاتوری هواپیماهای بدون سرنشین است. که ترجمه را به عمر باتری طولانی.

“با نمونه اولیه ما, ما در کمتر از 3 ساعت از زمان پرواز در تونل باد” Di Luca گفت. “تونل باد است ایده آل محیط زیست, بنابراین ما انتظار نداریم که آن را به آخرین بسیار طولانی که برای پرواز. اما اگر آن را طول می کشد نیم به عنوان طولانی به عنوان آن را در تونل باد, آن را هنوز هم بیش از دو بار پرواز به صورت تجاری در دسترس هواپیماهای بدون سرنشین است.”

وجود دارد از دیگر مزایای این طرح علاوه بر به آیرودینامیک بهتر عملکرد. جدا, جریان بال می تواند به مراتب ضخیم تر از بال به طور معمول مورد استفاده در هواپیماهای بدون سرنشین است. که باعث می شود بال ساختاری قوی تر پس از پايگاههاي فرعي مانند باتری و آنتن و یا پانل های خورشیدی را می توان یکپارچه به بال. که می تواند به کاهش اندازه یک ایرودینامیک دست و پا گیر بدنه-و یا حذف نیاز به یکی از در دسترس نباشد.

محققان یک ثبت اختراع در طراحی و برنامه ریزی برای ادامه پالایش آن حتی برای عملکرد بهتر است.

دیگر نویسندگان در این مقاله بودند استفانو Mintchev, Yunxing سو و اریک شاو. این کار با حمایت بنیاد ملی علوم (CMMI-1426338) و یک دانشگاه براون ریاست جمهوری یاران.

tinyurlis.gdv.gdv.htclck.ruulvis.netshrtco.de