Die weltweit erste asymmetrische Drohne mit einem beweglichen Teil

Ingenieure des Instituts für Dynamische Systeme und Steuerung der Schweizerischen Hochschule Zürich (ETH Zürich) bauten ein Flugzeug mit einem beweglichen Teil, das als "das erste der Welt" bezeichnet wird [ähnliche Experimente wurden bereits früher durchgeführt, siehe in den Kommentaren - Anmerkung].

Ein moderner Hubschrauber hat Tausende von beweglichen Teilen. Das erste Flugzeug hatte zwei bewegliche Teile: einen Propeller und eine Heckanzeige. An der ETH stellte Zürich im Allgemeinen ein kontrolliertes Flugzeug mit einem beweglichen Teil her. Ein Hubschrauber namens Monospinner ist die mechanisch einfachste geführte Flugstruktur von allen. Es hat nur einen Propeller, keine zusätzlichen Antriebe oder aerodynamischen Oberflächen.

Monospiner kann nicht wie ein normaler Multikopter hängen. Sein Propeller ist nicht nach oben gerichtet, sondern zur Seite. Trotzdem gelang es den Ingenieuren, durch Berechnung der Vektoren aller Kräfte ein Gleichgewicht zwischen der Schwerkraft und der Hubkraft der Schraube zu erreichen.





Somit ist der Monospiner immer noch in der Lage, ein dynamisches Gleichgewicht aufrechtzuerhalten und seine Position im Raum an ungefähr derselben Stelle beizubehalten, wenn er eine konstante Winkelgeschwindigkeit und einen konstanten Propellerschub beibehält.



Stimmt, obwohl dies ohne Rückmeldung nicht möglich ist. Das Video zeigt, dass bei einem autonomen Schwebeflug ohne Rückkopplung das Gleichgewicht schnell verschwindet.



Der Monospiner hat noch einen weiteren Nachteil: Er kann nicht aus horizontaler Position in die Luft steigen, wenn die Schraube nach oben gerichtet ist. Daher muss er immer von der Hand gestartet werden.

Es ist schwer zu sagen, welche Vorteile dieses Gerät gegenüber herkömmlichen Multikoptern hat, abgesehen von einem einfacheren Design. Ein solches Modell ermöglicht es beispielsweise, das dynamische Gleichgewicht unter Bedingungen starker Luftstörungen besser aufrechtzuerhalten. Die Drohne kann den Zustand unkontrollierter Rotation effektiv verlassen.

Übrigens führen sie am Institut für Dynamische Systeme und Management der Schweizerischen Technischen Hochschule Zürich sehr interessante Experimente mit Flugzeugen unkonventionellen Designs durch. Eine weitere der neuesten Entwicklungen ist beispielsweise ein Omnicopter mit acht Schrauben und sechs Freiheitsgraden.







"Der Omnicopter ist eine zuverlässige Drohne der Zukunft", sagtProfessor Raffaello D'Andrea, der die Entwicklung ungewöhnlicher UAVs an der Zürcher Schweizerischen Hochschule leitet. - Wenn ein Teil ausfällt, der Motor oder der Akku oder eine der Hälften der Drohne vollständig ausgeschaltet ist, fliegt der beschädigte Omniscopter immer noch dahin, wo er sollte. Wenn der Monospinner ein Modell der Wirtschaftlichkeit ist, dann ist diese Einheit, ein Omnicopter mit acht Schrauben, ein Beispiel für Redundanz. Was geben uns all diese Exzesse? Bitte beachten Sie, dass das Design sehr symmetrisch ist, sodass die räumliche Ausrichtung keine Rolle spielt. Dies eröffnet außergewöhnliche Möglichkeiten! Eine Drohne kann sich in der Luft bewegen, unabhängig davon, wo sich die Oberseite befindet, wo sich die Unterseite befindet und wie sie sich dreht. Die Drohne hat zwar ihre eigenen Schwierigkeiten, die hauptsächlich mit der Wechselwirkung der Strömungen von acht Propellern zusammenhängen. “

Professor D'Andrea hat kürzlich auf der TED2016-Konferenz in Vancouver einen sehr interessanten Vortrag gehalten ( mp4 , es gibt eine Abschrift in russischer Sprache). Er stellte den Omnicopter, Monospinner und andere ungewöhnliche Flugzeuge vor.



In seiner Rede erinnerte der Professor erneut daran, dass der praktische Nutzen nicht das Hauptziel bei der Entwicklung neuer Flugstrukturen und in der Tat bei allen wissenschaftlichen und technischen Entwicklungen ist: „Die Realität sieht so aus, dass es schwierig ist, die Auswirkungen neuer Technologien vorherzusagen. Für Menschen wie uns ist die Hauptbelohnung der Arbeitsprozess und die Freude an Kreativität. Dies ist eine ständige Erinnerung an das wundervolle und magische Universum, in dem wir leben - es ermöglicht intelligenten erfinderischen Kreaturen, so spektakulär und lebendig zu erschaffen. Die Tatsache, dass diese Technologien ein enormes kommerzielles und wirtschaftliches Potenzial haben, ist nur eine Kirsche auf dem Kuchen “, sagte er.

Source: https://habr.com/ru/post/de393527/