Vedci sa snažia vytvoriť maloplošné létajúce stroje s klapkami

Anonim

Vedci sa snažia vytvoriť maloplošné létajúce stroje s klapkami

veda

Grantové banky

1. december 2010

2 obrázky

Alexander Alexeev a Hassan Masoud so svojim počítačovým modelom letového krídla (Foto: Gary Meek)

Predstavte si lietadlo podobné hmyzu schopné vojenských alebo civilných pozorovacích misií, ktoré nie sú pre súčasné vozidlá s pevným krídlom alebo rotačným krídlom možné - maličké lietajúce stroje schopné pristupovať k budovám, ktoré boli zničené zemetrasením, alebo pôsobiť ako lietať na stenu zasadacie miestnosti nepriateľských vodcov. Takéto lietadlo môže byť o krok bližšie k realizácii, vďaka prelomu v našom chápaní toho, ako fungujú klapky.

Pátranie napodobňovať pôsobenie klapavých krídel zmätočilo ľudí od tej doby, čo Icarus vzal ponor. Výskumníci na Technologickom inštitúte v Gruzínsku (Georgia Tech) prišli k počítačovému modelu, ktorý zrejme odhalil niektoré tajomstvo letujúceho okrídleného letu, ktorý poskytuje podobný zdvih a manévrovateľnosť, ako je tomu u hmyzu a vtákov.

Emulácia efektívnosti, manévrovateľnosti, agility a vznášania sa schopností letu s klapkami spôsobil v minulosti významné technické výzvy pre výskumníkov. Toto bolo spôsobené neúplným pochopením fyziky klopného letu pri malých rozmeroch. Kľúč k prelomu, ktorý urobil docent Alexandr Alexejv a jeho vysokoškolský študent Hassan Masoud, prešiel pomocou flexibilných krídel, ktoré sú poháňané jednoduchým oscilačným pohybom. "Zistili sme, že jednoduchá hore a dole wavelike mŕtvica krídel na rezonančnej frekvencii je ľahšie realizovať a generuje výťah porovnateľný s okrídleným hmyzom, ktorý využíva podstatne zložitejšie mŕtvolu, " povedal Alexeev. "Keď chcete vytvoriť menšie a menšie vozidlá, aerodynamika sa veľa zmení a modelovanie sa stáva dôležitým." Snažili sme sa získať prehľad o leteckej aerodynamike pomocou výpočtových modelov a identifikácie aerodynamických síl potrebných na riadenie týchto veľmi malých lietajúcich strojov. "

Alexeev a Masoud použili trojrozmerné počítačové simulácie na preskúmanie výťahu a vznášajúce sa aerodynamiky pružných krídel. Krídla oscilovali vertikálne a pomocou pružnej krídlovej konštrukcie sa dali nakloniť horizontálne. Simulácie ukázali, že výťah porovnateľný s výskytom malého hmyzu pomocou výrazne zložitejšieho mŕtvice bol dosiahnuteľný. Simulácie tiež identifikovali plávajúce režimy, ktoré umožnili maximálny zdvih a maximálnu účinnosť.

"Tieto informácie by mohli byť užitočné pri regulácii letov mikropríslušenstva, pretože vysoký zdvih je zvyčajne potrebný len počas vzletu, zatiaľ čo zvýšená aerodynamická účinnosť je nevyhnutná pre lety na dlhé vzdialenosti, " povedal Masoud.

Ďalším krokom pre výskumníkov je navrhnúť mikroúrovňové letecké vozidlá, ktoré tento model uplatňujú a ktoré by bolo možné kontrolovať v reálnych podmienkach. Tiež skúmajú, či krídla s nerovnomernými štruktúrami a krídlami poháňanými asymetrickým zdvihom môžu ďalej zlepšiť rezonančný výkon klapiek.

Podrobnosti o výskume boli prezentované na 63. výročnom stretnutí Divízie dynamiky tekutín v americkej fyzickej spoločnosti a objavili sa v májovom vydaní časopisu Physical Review E.

A ešte z počítačovej animácie ilustrujúce model Alexeeva a Masuda (obrázok: Georgia Tech)

Alexander Alexeev a Hassan Masoud so svojim počítačovým modelom letového krídla (Foto: Gary Meek)