Drohnen fliegen wie Samen des Ahornbaums

Drohne "FROW-A" mit ausgefahrenen Flügeln (Foto: SUTD)

Singapur (pte016/10.06.2024/11:31) - Der einblättrige-Samen des Ahornbaums, der sich anmutig rotierend zu Boden dreht, wenn er vom Baum losgelassen wird, hat Forscher der Singapore University of Technology and Design ( https://www.sutd.edu.sg/ ) zum Bau einer neuen Drohne inspiriert. Davon gibt es zwei Versionen, "FROW-A" (für Aktiv) und "FROW-P" (für Passiv). FROW-A fliegt, indem sie sich, wie ihr Bruder P, mit ihrem gesamten Körper dreht, hat aber zwei von Samara inspirierte Flügel, die in der Mitte durch eine mit Elektronik ausgestatteten Nabe verbunden sind. Die Flügel bestehen aus Balsaholzplatten, zwischen denen sich eine dünne Polymermembran befindet. Sie sind an einer Stange aus Kohlefaser befestigt, die sich über die gesamte Länge des Flügels erstreckt. Am Ende jedes Flügels befindet sich ein Propeller.

Flügel bieten mehr Auftrieb

Diese als Ganzes rotierenden "Monokopter" sind viel energieeffizienter als herkömmliche Drohnen. Das liegt vor allem daran, dass die Flügel eine viel größere Auftriebsfläche bieten als die kleineren Rotoren. Die neuen Modelle aus Singapur haben noch eine ganz besondere Eigenschaft. Sie können sich wie viele Vögel durch enge Spalte zwängen, indem sie ihre Flügelspannweite kurzzeitig verkleinern.

Im normalen Flugmodus sind beide Flügel für maximalen Auftrieb voll ausgefahren. Wenn die Spannweite beim Fliegen auf engem Raum verringert werden muss, wickeln zwei Servomotoren in der Nabe Kabel auf, die an den Stangen der Flügel befestigt sind. Dadurch wird jede Stange nach innen gezogen. Der Flügel faltet sich dabei wie eine Ziehharmonika zusammen, was zu einer Verringerung der Spannweite des FROW-A um 39 Prozent führt. Wenn es an der Zeit ist, die Flügel wieder auszufahren, lassen die Servos die Kabel los, so dass die Zentrifugalkraft die Flügel wieder entfalten kann.

69 Prozent weniger Spannweite

Im Gegensatz zum FROW-A verfügt FROW P nur über einen Flügel. Und anstatt mit einem Servo verbunden zu sein, ist das Kabel der Flügelstange mit einem federbelasteten Aufrollmechanismus verbunden. Solange sich FROW-P schnell genug dreht, um den Auftrieb aufrechtzuerhalten, übersteigt die Zentrifugalkraft die Federspannung und hält den Flügel ausgefahren. Sobald jedoch die Drehzahl des Motors unter ein bestimmtes Niveau sinkt schiebt die Feder aufgrund der geringeren Zentrifugalkraft den Flügel zusammen, wodurch sich die gesamte Flügelspannweite um satte 69 Prozent verringert.

Die Drohne geht daraufhin in einen schnellen Sinkflug, als würde sie abstürzen, kann aber durch erneutes Einschalten des Motors den Auftrieb abgefangen werden. Diese Funktion könnte es FROW-P unter anderem ermöglichen, gefährliche Wetterbedingungen zu umgehen, wenn sie in großer Höhe fliegt, oder sogar Verfolgern zu entkommen.

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