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'Ein Wissenschaftlerteam hat Tragflächen designt, mit denen jedes normale Passagierflugzeug wie ein
Stein am Boden bliebe. Statt den Luftstrom möglichst sanft und unterbrechungsfrei über die Oberfläche zu führen, lassen sie ihn schon an den Spitzen abreißen. Erstaunlicherweise, so berichtet dasTeam um Matteo Di Luca von der Brown University in Providence, kann dies am Ende zu einem energieeffizienteren und stabileren Flug führen.
Das funktioniert allerdings nur bei Tragflächen, die deutlich unter einem Meter groß sind, also bei so genannten oder Mikrodrohnen. Aktuelle Batterien halten die wenige Gramm schweren Flieger ungefähr eine halbe Stunde in der Dank der neuen könnte ein solches Fluggerät dagegen bis zu drei Stunden lang fliegen, zumindest im Idealfall. Unter realistischen Bedingungen sinke die auf immer noch beachtliche anderthalb Stunden oder die Gruppe auf Basis ihrer Windkanalversuche.
Den Aufbau der Tragflächen haben sie sich von der Natur abgeschaut. Insekten und andere kleine Flieger hätten sie dazu inspiriert, die aerodynamischen Gesetze, die im Großen gelten, ausser Acht zu lassen. Denn im kompakten Maßstab würden ganz andere Einflüsse auf ein Fluggerät wirken. Sie würden beispielsweise beständig von umhergeworfen, die einem üblichen Flugzeug nichts ausmachen.
Der Trick mit dem kontrollierten Strömungsabriss verhindere aber die stellten die Wissenschaftler fest.
Konkret sorgt die spitze Vorderkante der Tragfläche dass in der vorderen Hälfte Turbulenzen auftreten. Diese scheinen das Flugzeug unempfindlicher gegenüber den zufälligen Böen zu machen. Am hinteren Ende der Tragfläche brachten die Wissenschaftler eine abgerundete Schiene, ähnlich einer Landeklappe an. Sie fängt den verwirbelten Luftstrom wieder ein, und sorgt so für Auftrieb'
Spektrum der Wissenschaft 4/20
'A bioinspired Separated Flow wing provides turbulence resilience and aerodynamic efficiency for miniature drones
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Small-scale drones have enough sensing and computing power to find use across a growing number of applications. However, flying in the low–Reynolds number regime remains challenging. High sensitivity to atmospheric turbulence compromises vehicle stability and control, and low aerodynamic efficiency limits flight duration. Conventional wing designs have thus far failed to address these two deficiencies simultaneously. Here, we draw inspiration from nature’s small flyers to design a wing with lift generation robust to gusts and freestream turbulence without sacrificing aerodynamic efficiency. This performance is achieved by forcing flow separation at the airfoil leading edge. Water and wind tunnel measurements are used to demonstrate the working principle and aerodynamic performance of the wing, showing a substantial reduction in the sensitivity of lift force production to freestream turbulence, as compared with the performance of an Eppler E423 low–Reynolds number wing. The minimum cruise power of a custom-built…' weiter lesen
Science Robotics 10. 7726l/scirobotics.
aay8533, 2020
Stein am Boden bliebe. Statt den Luftstrom möglichst sanft und unterbrechungsfrei über die Oberfläche zu führen, lassen sie ihn schon an den Spitzen abreißen. Erstaunlicherweise, so berichtet dasTeam um Matteo Di Luca von der Brown University in Providence, kann dies am Ende zu einem energieeffizienteren und stabileren Flug führen.
Das funktioniert allerdings nur bei Tragflächen, die deutlich unter einem Meter groß sind, also bei so genannten oder Mikrodrohnen. Aktuelle Batterien halten die wenige Gramm schweren Flieger ungefähr eine halbe Stunde in der Dank der neuen könnte ein solches Fluggerät dagegen bis zu drei Stunden lang fliegen, zumindest im Idealfall. Unter realistischen Bedingungen sinke die auf immer noch beachtliche anderthalb Stunden oder die Gruppe auf Basis ihrer Windkanalversuche.
Den Aufbau der Tragflächen haben sie sich von der Natur abgeschaut. Insekten und andere kleine Flieger hätten sie dazu inspiriert, die aerodynamischen Gesetze, die im Großen gelten, ausser Acht zu lassen. Denn im kompakten Maßstab würden ganz andere Einflüsse auf ein Fluggerät wirken. Sie würden beispielsweise beständig von umhergeworfen, die einem üblichen Flugzeug nichts ausmachen.
Der Trick mit dem kontrollierten Strömungsabriss verhindere aber die stellten die Wissenschaftler fest.
Konkret sorgt die spitze Vorderkante der Tragfläche dass in der vorderen Hälfte Turbulenzen auftreten. Diese scheinen das Flugzeug unempfindlicher gegenüber den zufälligen Böen zu machen. Am hinteren Ende der Tragfläche brachten die Wissenschaftler eine abgerundete Schiene, ähnlich einer Landeklappe an. Sie fängt den verwirbelten Luftstrom wieder ein, und sorgt so für Auftrieb'
Spektrum der Wissenschaft 4/20
'A bioinspired Separated Flow wing provides turbulence resilience and aerodynamic efficiency for miniature drones
Small-scale drones have enough sensing and computing power to find use across a growing number of applications. However, flying in the low–Reynolds number regime remains challenging. High sensitivity to atmospheric turbulence compromises vehicle stability and control, and low aerodynamic efficiency limits flight duration. Conventional wing designs have thus far failed to address these two deficiencies simultaneously. Here, we draw inspiration from nature’s small flyers to design a wing with lift generation robust to gusts and freestream turbulence without sacrificing aerodynamic efficiency. This performance is achieved by forcing flow separation at the airfoil leading edge. Water and wind tunnel measurements are used to demonstrate the working principle and aerodynamic performance of the wing, showing a substantial reduction in the sensitivity of lift force production to freestream turbulence, as compared with the performance of an Eppler E423 low–Reynolds number wing. The minimum cruise power of a custom-built…' weiter lesen
Science Robotics 10. 7726l/scirobotics.
aay8533, 2020
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