صمم باحثو جامعة براون نوعًا جديدًا من الأجنحة يمكن أن يجعل الطائرات الصغيرة ثابتة الجناحين أكثر استقرارًا وفعالية. يستبدل التصميم الجديد المحيط الأملس الموجود على الحواف الأمامية لمعظم أجنحة الطائرات بلوحة مسطحة سميكة وحافة أمامية حادة. على الرغم من أنه لا يبدو كذلك ، إلا أن التصميم الجديد يوفر مزايا ديناميكية هوائية مميزة للطائرات الصغيرة بدون طيار.
على دراسة منشورة في Science Roboticsأظهر الباحثون أن الجناح الجديد أكثر ثباتًا من الأجنحة القياسية في مواجهة هبوب الرياح المفاجئة وأنواع الاضطرابات الأخرى ، والتي غالبًا ما تعيث فسادًا على الطائرات الصغيرة. يوفر الجناح أيضًا رحلة طيران ذات كفاءة ديناميكية هوائية تُترجم إلى عمر بطارية أفضل وأوقات طيران أطول.
“يمكن أن تكون الطائرات الصغيرة بدون طيار مفيدة حقًا في العديد من التطبيقات ، بما في ذلك الطيران في المناطق المأهولة بالسكان ، لأنها بطبيعتها أكثر أمانًا للبشر ، ولكن هناك مشاكل في تشغيل الطائرات الصغيرة”قال كيني بروير ، الأستاذ في كلية الهندسة بالجامعة وكبير مؤلفي الدراسة. “تميل إلى أن تكون غير فعالة ، مما يحد من أوقات طيران معظم الطائرات بدون طيار التي تعمل بالبطاريات بحوالي 30 دقيقة أو أكثر. كما أنها تميل إلى الارتباك بسبب هبوب الرياح والهواء المضطرب من العوائق مثل المباني والأشجار. لذلك كنا نفكر حول تصميم جناح يمكنه مواجهة هذه المشكلات “.
فكرة الجناح الذي يستغني عن الخطوط الملساء للحافة الأمامية للجناح العادي مستوحاة من الطيور والحشرات. تساعد الحافة الأمامية المحاطة بسلاسة في الحفاظ على تدفق الهواء مرتبطًا بقوة بالجناح. لكن أجنحة الطيور والحشرات غالبًا ما يكون لها حواف أمامية خشنة وحادة للغاية لتعزيز فصل تدفق الهواء. يتسبب فصل التدفق في حدوث مشكلات في الكفاءة بالنسبة للطائرات الكبيرة ، ولكن يبدو أنه يعمل جيدًا للطيور والحشرات.
الجناح الجديد – الذي أطلق عليه اسم “Separated Flow Airfoil” – صممه ماتيو دي لوكا ، طالب دراسات عليا في جامعة براون والمؤلف الرئيسي للدراسة. تكمن الفكرة في فصل التدفق عن عمد عند الحافة الأمامية ، مما يجعل التدفق يعيد الاتصال بشكل أكثر اتساقًا قبل الوصول إلى الحافة الخلفية. يتم المساعدة في إعادة الاتصال من خلال رفرف صغير مستدير يوضع بالقرب من حافة الجناح ، كما هو موضح في الصورة أعلاه. يسمح التصميم برحلة أكثر كفاءة واستقرارًا للطائرات الصغيرة.
يرجع سبب عمل التصميم إلى الخصائص الصغيرة الحجم لما يسمى بالطبقة الحدودية ، وهي الطبقة الرقيقة من الهواء التي تلامس الجناح مباشرة. على مستوى طائرات الركاب ، دائمًا ما تكون الطبقة الحدودية مضطربة – مليئة بالدوامات والدوامات الصغيرة. يؤدي هذا الاضطراب إلى إبقاء الطبقة الحدودية في مواجهة الجناح ، مما يبقيها ملتصقة بشدة. ومع ذلك ، في المقاييس الصغيرة ، تميل الطبقة الحدودية إلى أن تكون رقائقية. تنفصل الطبقة الحدودية الصفائحية بسهولة عن الجناح وغالبًا لا تعيد الاتصال أبدًا ، مما يؤدي إلى زيادة السحب وتقليل الرفع.
أظهرت الاختبارات التي أجريت على تصميم الجناح الجديد في نفق هوائي أن زيادة الكفاءة الديناميكية الهوائية أدت إلى انخفاض في الحد الأدنى من قوة الانطلاق مقارنة بالطائرات الصغيرة التقليدية بدون طيار. هذا يترجم إلى إطالة عمر البطارية.
بالإضافة إلى الأداء الديناميكي الهوائي الأفضل ، يقدم التصميم الجديد أيضًا مزايا أخرى. يسمح التصميم الجديد باستخدام أجنحة أكثر سمكًا ، مما يجعلها أقوى من الناحية الهيكلية بحيث يمكن دمج الأنظمة الفرعية مثل البطاريات أو الهوائيات أو الألواح الشمسية. يمكن أن يقلل ذلك من حجم جسم الطائرة المعقد من الناحية الديناميكية الهوائية – أو يلغي الحاجة تمامًا إلى واحد.
حصل الباحثون بالفعل على براءة اختراع للتصميم الجديد وسيواصلون تحسينه لتقديم أداء أفضل.
…..
هل تفكر في شراء منتج عبر الإنترنت؟ تعرف على ملحق Save the World Connected لـ Google Chrome. إنه مجاني ويقدم لك مقارنات الأسعار في المتاجر الرئيسية وكوبونات حتى تتمكن دائمًا من الشراء بأفضل سعر. التحميل الان.
المصدر: إنجادجيت ، جامعة براون
