Bilim adamları küçük ölçekli çırparak kanatlı uçan makineler yaratmayı düşünüyor

Anonim

Bilim adamları küçük ölçekli çırparak kanatlı uçan makineler yaratmayı düşünüyor

Bilim

Hibe Bankaları

1 Aralık 2010

2 fotoğraf

Alexander Alexeev ve Hassan Masoud, bilgisayar modeli çırparak kanatlı uçuşlarıyla (Fotoğraf: Gary Meek)

Askeri veya sivil gözetim misyonlarına sahip böcek benzeri uçakları hayal edin, mevcut sabit kanatlı veya döner kanatlı araçlar için imkânsızdır - küçük uçan makineler, depremlerle yıkılan binalara erişebilir veya duvarda sinek olarak hareket ederler. düşman liderlerin toplantı salonları. Böyle uçaklar, çırpma kanatlarının nasıl çalıştığını anladığımız bir atılım sayesinde gerçekleştirilmeye bir adım daha yakın olabilir.

Çırpma kanatlarının hareketini taklit etme arayışı, Icarus'un dalışa girmesinden beri insanları şaşırttı. Georgia Institute of Technology'de (Georgia Tech) araştırmacılar, kanatlı uçuşun gizemini çözmüş gibi görünen, bilgisayarlarda böcek ve kuşlarda görülenlere benzer kaldırma ve manevra kabiliyeti sağlayan bir bilgisayar modeli geliştirdiler.

Verimliliği, manevra kabiliyetini, çevikliğini ve uçuşan kanatlı uçuşun uçma yeteneğini taklit etmek, geçmişte araştırmacılar için önemli teknik zorluklar yaratmıştır. Bu, küçük boyutlu ölçeklerde uçuş çırpma fiziğinin eksik anlaşılmasından dolayı olmuştur. Yardımcı profesör Alexander Alexeev ve yüksek lisans öğrencisi Hassan Masoud tarafından yapılan atılımın anahtarı, basit salınan çırpma hareketi tarafından yönlendirilen esnek kanatlar kullanılarak ortaya çıktı. Alexeev, "Rezonans frekansındaki kanatların aşağı yukarı ve aşağı dalgacık vuruşunun, uygulanması daha kolay olduğunu ve daha karmaşık bir inme uygulayan kanatlı böceklerle karşılaştırılabilir kaldırma sağladığını bulduk." Dedi. "Daha küçük ve daha küçük araçlar oluşturmak istediğinizde, aerodinamik çok değişir ve modelleme önemli hale gelir. Hesaplama modelleri kullanarak ve bu çok küçük uçan makineleri sürmek için gerekli olan aerodinamik kuvvetleri tanımlayarak çırpma aerodinamiğine dair bilgi edinmeye çalıştık. "

Alexeev ve Masoud, esnek kanatların kaldırma ve gezinme aerodinamiğini keşfetmek için üç boyutlu bilgisayar simülasyonları kullandı. Kanatlar dikey olarak salındı ​​ve esnek bir kanat yapısı kullanılarak yatay olarak eğilebilirdi. Simülasyonlar, önemli ölçüde daha karmaşık bir inme kullanan küçük böceklerinkiyle karşılaştırılabilir kaldırmanın mümkün olduğunu gösterdi. Simülasyonlar ayrıca maksimum kaldırma ve maksimum verim sağlayan çırpma rejimlerini de tanımladı.

"Bu bilgi çırpınan kanatlı hava araçlarının uçuşunun düzenlenmesi için yararlı olabilir, çünkü yüksek kaldırma tipik olarak sadece kalkış sırasında ihtiyaç duyulurken, uzun mesafeli bir seyir uçuşu için geliştirilmiş aerodinamik verimlilik gereklidir" dedi.

Araştırmacılar için bir sonraki adım, bu modeli uygulayan ve gerçek dünya koşullarında kontrol edilebilen mikro ölçekli hava araçları tasarlamaktır. Aynı zamanda, tekdüze olmayan yapıya sahip kanatların ve asimetrik inme tarafından yönlendirilen kanatların çırpma kanatlarının rezonans performansını daha da geliştirip geliştiremeyeceğini araştırmaktadırlar.

Araştırmanın detayları Amerikan Fiziksel Topluluğu Akışkanlar Dinamiği Bölümü'nün 63. Toplantısında sunuldu ve Fiziksel İnceleme E dergisinin Mayıs sayısında ortaya çıktı.

Alexeev ve Masoud 'ın modelini gösteren bir bilgisayar animasyonundan hala (Resim: Georgia Tech)

Alexander Alexeev ve Hassan Masoud, bilgisayar modeli çırparak kanatlı uçuşlarıyla (Fotoğraf: Gary Meek)