16/01/2023
Door Ad Spijkers
Gevederde robotvleugel maakt de weg vrij voor fladderende drones
Vogels vliegen efficiënter door hun vleugels te vouwen tijdens de opgaande slag, volgens een recent onderzoek onder leiding van Lund University (20 km noordoostelijk van Malmö). Het vouwen van de vleugels maakt het logisch dat vouwen de volgende stap is in het vergroten van de voortstuwings- en aerodynamische efficiëntie van flapper drones.
Zelfs de voorlopers van vogels – uitgestorven vogelachtige dinosaurussen – profiteerden van het vouwen van hun vleugels tijdens de opgaande slag, terwijl ze een actieve vlucht ontwikkelden. Van de hedendaagse vliegende dieren zijn vogels de grootste en meest efficiënte. Dat maakt ze interessant als inspiratiebron voor de ontwikkeling van drones.
Robotvleugel
Om te bepalen welke slagstrategie het beste is, zijn aerodynamische studies nodig van verschillende manieren om met de vleugels te slaan. Daarom heeft een Zweeds-Zwitsers onderzoeksteam een robotvleugel gebouwd die precies dat kan bereiken: de vleugels slaan als een vogel, en nog veel meer.
De onderzoekers hebben een robotvleugel gebouwd die meer kan slaan als een vogel dan eerdere robots, maar ook fladderen zoals vogels dat niet kunnen. Door de prestaties van de vleugel in de windtunnel te meten, hebben de wetenschappers onderzocht hoe verschillende manieren om de opgaande slag van de vleugel te bereiken van invloed zijn op kracht en energie tijdens de vlucht.
Eerdere studies hebben aangetoond dat vogels met hun vleugels meer horizontaal slaan als ze langzaam vliegen. De nieuwe studie toont aan dat de vogels het waarschijnlijk doen, ook al kost het meer energie, omdat het gemakkelijker is om voldoende grote krachten te creëren om in de lucht te blijven en zichzelf voort te stuwen. Dit is iets dat drones kunnen nabootsen om het bereik van snelheden waarmee ze kunnen vliegen te vergroten.
Beter begrip
"De nieuwe robotvleugel kan worden gebruikt om vragen over vogelvlucht te beantwoorden die onmogelijk zouden zijn door vliegende vogels te observeren. Onderzoek naar het vliegvermogen van levende vogels beperkt zich tot de slagbeweging die de vogel daadwerkelijk gebruikt", aldus onderzoeker Christoffer Johansson (foto).
Het onderzoek legt uit waarom vogels vliegen zoals ze doen, door uit te zoeken welke bewegingspatronen de meeste kracht creëren en het meest efficiënt zijn. De resultaten kunnen ook worden gebruikt in andere onderzoeksgebieden, zoals een beter begrip van hoe de migratie van vogels wordt beïnvloed door klimaatverandering en toegang tot voedsel. Er zijn ook veel potentiële toepassingen voor drones waar deze inzichten goed kunnen worden gebruikt. Het ene gebied gebruikt mogelijk drones om goederen te bezorgen.
Flapper drones kunnen worden gebruikt voor leveringen, maar ze moeten efficiënt genoeg zijn en in staat zijn om het extra gewicht dat dit met zich meebrengt te tillen. Hoe de vleugels bewegen is van groot belang voor de prestaties, dus hier zou het onderzoek van pas kunnen komen.
Foto: Anders Örtegren