Mikrorepülő fecskeszárnyakon

A sarlós fecskék repülésén alapuló alakváltoztató szárnyakkal ellátott mikro-repülőgépeket fejlesztettek ki holland egyetemisták.

A Delfti Egyetem repülésmérnöki karának hallgatói által RoboSwift névre keresztelt gépek szárnyfesztávja 50 centi és mindössze 80 grammot nyomnak, legfőbb ütőkártyájuk azonban a fecskék azon tulajdonságának lemásolása, mellyel repülés közben szárnyuk alakját tudják változtatni. A természet inspirálta kialakítás miatt sokkal agilisebbek, manőverezhetőségük összehasonlíthatatlanul jobb hagyományos társaikénál, rendkívül alacsony és egészen nagy sebességeken is.

A RoboSwift alapjául szolgáló természettudományi tanulmányok dr. David Letnik nevéhez fűződnek, aki a BBC Digital Planet című műsorában beszélt a fecskék és az őket utánzó gépek repüléséről. A fecskék vitorlázó repülésük hatékonyságát javítják szárnyaik teljesen kitárt pozíciójának teljesen hátracsapottá tételével. Egy sarlós fecske élete során a Föld-Hold távolság ötszörösét teszi meg repülve, képes három teljes napon át a levegőben tartózkodni leszállás nélkül.


Ehhez rendkívül hatékony repülési mechanizmusra van szüksége, melyhez nagyban hozzájárulnak az alakváltoztató szárnyak, melyek előnyt kovácsolnak az uralkodó repülési körülményekből, magyarázta Lentnik. A tudós kíváncsi volt, hogy a hasonló méretű mikro-repülőgépek is képesek-e kamatoztatni ugyanabból, amiből a madarak.

Ennek megfelelően a RoboSwiftet is ellátták szárnyanként négy, tollhoz hasonló elemmel, melyek egymásra hajthatók a szárny alakjának változtatása, a felület csökkentése és a szárny hátra simítása érdekében, melyek a légellenállás csökkentésével hatékonyabbá teszik a repülést. A "tollak" hajlítása, azaz a szárnyak alakíthatósága szárnyanként különböző is lehet, ekkor a gép az egyik oldalon megnövekedő felhajtó erőnek köszönhetően kanyarodni kezd. Ha mindkét szárny egyszerre mozdul, akkor a szárnyfelület mérete változik, gyorsítva vagy lassítva a repülést.

A fecskék szárnyalásának lemásolása azonban korántsem volt egyszerű feladat, hangsúlyozta Lentnik. "Az egyik legnagyobb kihívásnak a légáramlás szimulálása bizonyult az adott sebességeken és méreteken. Mivel a madarak kicsik és egy repülőgéphez viszonyítva meglehetősen lassan repülnek, ezért egészen más fizikai tényezőket kellett figyelembe venniük a jövendő mérnököknek. A szoftver még most sem képes rendesen kezelni ezeket, így kénytelenek voltunk kombinálni a kísérleteket numerikus modellekkel" - taglalta Lentnik.

Jelenleg a robotot - pontosan a fenti nehézségek miatt - még ember irányítja a földről, aki a gép szárnyaira szerelt kamerák képein át látja az elé táruló tájat, illetve az esetleges akadályokat. A szárnyakat távirányítással aktiválják, míg a szárnycsapások helyett egy parányi propeller hajtja a gépet, ami siklórepülésnél leáll és szinte teljesen beleolvad a géptörzsbe, hogy minél kisebb legyen a légellenállás. A műszaki csapat tagjai szerint a morfolódó szárny nagy előnye a fix szárnyakkal szemben, hogy hozzá idomíthatók a különböző repülési viszonyokhoz.

A repülőgépek szárnyain egyre több a mozgó alkatrész, ami előrelépés, a teljes szárny alakíthatósága azonban sokkal hatékonyabbá teszi a dolgokat. "A madarak rendkívül agilisek, miközben nyaktörő sebességgel repülnek, az általuk végrehajtott manővereket egy hagyományos repülőgéppel nem lehetne utánozni" - összegzett Jan Wouter Kruyt, mérnök hallgató, hozzátéve, hogy nem csupán a jelenlegi technika, de az emberi reakcióidő is gátat szabna a madarak repülésének rekonstruálásában.

Összességében a csapat reméli, hogy az ellesett praktikák megjelennek majd a jövő repülőgépeinél. A RoboSwift prototípusainak szélcsatornás tesztjei szeptemberben kezdődnek, tudását várhatóan jövő márciusban mutathatja meg először, az Indiában megrendezendő 1. Amerikai-Ázsiai Mikrorepülőgép-versenyen.