Benih pohon mapel spiral menginspirasi rotocraft bersayap terkecil di dunia

Anonim

Bibit pohon maple spiral menginspirasi rotocraft bersayap terkecil di dunia

Pesawat terbang

Jeff Salton

22 Oktober 2009

3 gambar

Monocopter terkecil yang dibangun oleh Ulrich hingga saat ini, dengan dimensi maksimum 95mm dan sayap yang setara dengan samara alami (Foto: Evan Ulrich / A. James Clark School of Engineering, U-Md.)

Para siswa di Sekolah Teknik Clark University of Maryland telah beralih ke alam untuk menciptakan perangkat terbang yang dapat melayang dan melakukan tugas pengawasan, dan itu dapat mengarah pada aplikasi untuk layanan militer dan darurat. Bibit pohon maple yang misterius (atau buah samara) - dan pola spiral yang unik dengan mana mereka meluncur ke tanah - telah membuat anak-anak dan insinyur tertarik selama beberapa dekade. Sekarang mahasiswa lulusan teknik aerospace telah menerapkan desain biji-bijian untuk perangkat di udara dan menciptakan apa yang mereka yakini sebagai rotocraft bersayap tunggal terkecil yang dapat dikontrol di dunia.

Para peneliti pertama mencoba menciptakan kendaraan udara tak berawak yang bisa meniru jatuhnya biji maple di tahun 1950-an. Usaha menggagalkan telah mengikuti secara teratur sejak kendaraan kecil ini (kurang dari 1m atau 3 kaki) telah dengan mudah terlempar oleh angin.

Tidak terpengaruh oleh kegagalan baru-baru ini, tantangan terbuka diberikan kepada mahasiswa teknik pada bulan Juni tahun ini untuk merancang kerajinan yang layak.

Stabilitas dan propulsi terpisah mencapai kesuksesan

Para siswa Sekolah Clark telah memecahkan masalah kemudi dan memberikan solusi yang memungkinkan perangkat untuk lepas landas dari tanah dan melayang-layang, serta melakukan penerbangan terkontrol setelah dikerahkan dari pesawat terbang. Perangkat juga dapat mulai melayang-layang selama awal penurunannya, atau setelah diluncurkan dengan tangan.

Setelah mempelajari biji maple, para siswa memasukkan beberapa aspek desain alami ke dalam kreasi baru mereka - rotorcraft bersayap tunggal terkecil di dunia. Desain yang terinspirasi dari biji maple sangat berharga karena ketika dijatuhkan, tidak dialiri listrik, dari pesawat dan kemudian dikendalikan dari jarak jauh, diharapkan dapat melakukan manuver pengawasan untuk pertahanan, pemantauan kebakaran, dan tujuan pencarian dan penyelamatan.

"Biji maple alami biasanya memperdagangkan ketinggian untuk rotasi ketika jatuh ke tanah, " kata Evan Ulrich, salah satu mahasiswa pascasarjana di tim. Perputaran rotasi-ketinggian ini menghasilkan kekuatan yang harus dibawa oleh biji-bijian - tetapi tidak cukup daya untuk melayang.

Ulrich dan mahasiswa pascasarjana lainnya dalam kelompok penelitian, yang dipimpin oleh Dekan Sekolah Clark Darryll Pines (Profesor, Departemen Teknik Kedirgantaraan), memasukkan bagian baru ke perangkat mereka, komponen berbentuk koma yang melengkung di badan perangkat, yang menyediakan stabilitas lebih dan memberikan kekuatan perangkat untuk melayang-layang.

Keberhasilan diperoleh dengan secara fisik memisahkan komponen penggerak dan stabilitas pesawat. Sayap kendaraan dirancang untuk berfungsi dengan cara yang sama seperti samara alami dan melakukan autorotasi stabil selama turun. Bagian pendorong fungsi kendaraan seperti rotor ekor pada helikopter, meskipun bukannya mencegah rotasi, (seperti dalam kasus helikopter), ia mempertahankan rotasi (untuk memungkinkannya melayang-layang).

Kendaraan telah dibuktikan di acara Universitas Maryland, Forum Tahunan Masyarakat Helikopter Amerika, Museum Udara dan Ruang Angkasa Smithsonian Udvar-Hazy, dan pada peringatan ke-100 bandara College Park.

Monocopter terkecil yang dibangun oleh Ulrich hingga saat ini, dengan dimensi maksimum 95mm dan sayap yang setara dengan samara alami (Foto: Evan Ulrich / A. James Clark School of Engineering, U-Md.)

Lihatlah, di langit ... perangkat benih Maple dalam penerbangan

Ilustrasi evolusi perangkat biji Maple