ENGINEERINGNET.BE - Vliegende eekhoorns veranderen tijdens hun vlucht de vorm van hun hele lichaam.
Ze strekken hun ledematen, vervormen hun vlieghuid, buigen hun ruggengraat en gebruiken actief hun staart om de luchtstroming te beïnvloeden.
Wetenschappers van TU Delft hebben deze biologische principes nu vertaald naar een nieuwe vliegende robot: de SquirrelDrone. Ook lieten de onderzoekers zich inspireren door andere zwevende zoogdieren, zoals koeskoezen.
"Al tientallen jaren richt onderzoek naar bio-geïnspireerde drones zich vooral op vluchtmechanismen die zijn afgeleid van vogels, zoals vervormbare vleugels met verstelbare geometrie, klappende vleugels of structuren geïnspireerd op veren", zegt Salua Hamaza, universitair hoofddocent aan TU Delft. "Maar zwevende zoogdieren sturen hun vlucht op een andere manier. Zij gebruiken hun volledige lichaam als één geïntegreerd aerodynamisch systeem."
De nieuwe vliegende robot bootst drie belangrijke biologische mechanismen van zweefzoogdieren na:
- Gecoördineerde bewegingen van voor- en achterpoten om de aerodynamische vorm tijdens de vlucht aan te passen.
- Vervorming van ruggengraat en staart om de stand en oriëntatie van de vleugelstructuur voortdurend te veranderen.
- Een zachte, passieve membraanstructuur, vergelijkbaar met de vlieghuid van een vliegende eekhoorn, die onder invloed van de luchtstroming vervormt en zo indien nodig extra lift en luchtweerstand genereert.
Om het systeem te evalueren voerde het onderzoeksteam uitgebreide windtunnelexperimenten en vliegtesten uit.
"Omdat de drone tijdens de vlucht zijn volledige lichaamsvorm verandert, konden we hem niet beoordelen zoals een conventioneel vliegtuig met vaste vleugels. We ontwikkelden vier verschillende prototypes en combineerden vele rondes van windtunneltesten met binnen- en buitenvluchten. Dat was een uitdagend proces, maar essentieel om dit concept om te zetten in een werkend robotsysteem", aldus Liming Zheng, promovendus aan TU Delft.
De resultaten laten zien dat vervorming van het volledige lichaam drie belangrijke vliegeigenschappen aanzienlijk verbetert: wendbaarheid, manoeuvreerbaarheid en stabiliteit.
De bevindingen suggereren dat toekomstige drones aanzienlijk adaptiever, efficiënter en robuuster kunnen vliegen door gebruik te maken van zachte, vervormbare structuren.
Volgens de onderzoekers kunnen deze resultaten de deur openen naar een nieuwe generatie vervormbare luchtvaartuigen die moeiteloos kunnen schakelen tussen stabiel zweven en zeer wendbaar manoeuvreren in complexe omgevingen.
