Ornithopter adı verilen, sinek kuşlarının ve böceklerin çevikliğiyle kalkışa geçebilen ve uçabilen dört kanatlı kuş benzeri robotlar geliştirdik. Bunu, bu canlıların aerodinamiğini ve biyomekaniğini tersine mühendislik yaparak yaptık.
Ornithopter Nedir?
Ornithopter, kuşların tasarımına dayanan uçan makinelerdir. Mevcut drone konfigürasyonları pervanelere ve statik kanatlara dayanır.
Ornithopterler ileri doğru itme sağlamak için kanatlarını çırparlar. Aerodinamik ve kanat hareketleri arasındaki karmaşık ilişki, kuşların ve böceklerin sıradan dronelar için imkansız olan yollarda uçmalarına olanak tanır.
Neden Ornithopter İstiyoruz?
Ornithopterler sıradan dronelardan farklı uçarlar. Havada süzülebilir ve akrobasi yapabilirler. Farklı durumlarda, normal bir uçak gibi uçarak enerji tasarrufu yapabilir veya havada asılı kalabilirler. Ulaşılması zor yerlerde iniş yapabilir veya kalkışa geçebilirler.
Mevcut çok rotorlu dronelar çok güzel bir şekilde havada asılı kalır, ancak ileri doğru uçuşta hava asılı kalmaktan daha fazla enerji harcarlar. Bu yüzden çok fazla seyahat edemiyorlar. Sabit kanatlı dronelar yüksek hızlarda verimli bir şekilde hareket edebilir. Ancak tüm tasarımdan ödün vermeden gezinmek normal olarak mümkün değildir.
Genellikle kanatları ve rotorları olan hibrit kavramlar vardır. Hibrit uçaklar, ek ağırlık ve daha fazla parçaya sahip olma nedeniyle süzülme ve seyir sırasında diğer tasarımlarla karşılaştırıldığında iyi performans göstermezler.
Kanat çırpmak, doğanın hem hızlı hem de yavaş uçma, iniş ve her yerden kalkış ihtiyacına orijinal bir çözümdür.
Prensip olarak, ornithopterler, uzun mesafe uçmak, zaman zaman gezinmek ve dar alanlarda manevra yapmak gibi sıradan uçaklardan daha karmaşık görevleri yerine getirebilir. Ornithopterler, geniş kanat alanı ve yavaş kanat çırpmaları nedeniyle insanların etrafında kullanımları daha az gürültülü ve daha güvenlidir.
Çalışan Bir Ornithopter Nasıl Yapılır?
Bir ornithopter oldukça karmaşık bir sistemdir. Şimdiye kadar, kanat çırpan dronelar yavaş uçuyordu ve dikey akrobasi veya sürekli gezinme için gerekli hız ve güce erişemedi.
Bizim tasarımımız çeşitli şekillerde farklıdır.
Bir fark, ornithopterlerimizin “alkış ve savrulma” etkisinden faydalanmasıdır. İki kanat çifti, alkışlayan eller gibi buluşacak şekilde kanatlanır. Bu, süzülürken vücut ağırlıklarını kaldırmak için yeterli ekstra itme yapar.
Kanatlar, bir yay gibi yön değiştirdiğinde hareketli kanadın enerjisini depolamak ve geri kazanmak için kanat / gövde menteşesini ayarlayarak verimliliği artırdık.
Bir dümen ve asansör içeren büyük kuyruk, çok fazla dönme kuvveti oluşturur. Bu, agresif akrobasi manevralarına ve yataydan dikey uçuşa hızlı geçişe izin verir.Sistem, “dinamik duraklama “olarak adlandırılan bir fenomen olan kanadın kaldırma kuvveti oluşturmadığı noktaya kadar saldırı açısını hızla artırarak burnu yukarı doğru eğebilecek şekilde tasarlanmıştır.
Dinamik durma özelliği, uçağı yavaşlatmak için kanadı paraşüt haline getirerek çok fazla sürtünme yaratır. Bu, birçok drone ‘da istenmeyen bir durumdur. Ancak bu duruma girme ve kurtulma yeteneği manevra kabiliyetine katkıda bulunur. Bu, dağınık ortamlarda çalışırken veya bir tepe üzerine inerken kullanışlıdır.
Evrimi Yakalamak
Çalışmamızın en önemli bulgularından biri, pratik bir ornithopterin pervaneli bir hava aracına benzer verimlilik sağlayabileceğiydi. Ek güç serbest bırakıldıktan sonra ornithopter için çeşitli davranışlar mümkün oldu.
Bu gerçekten, uçuş cihazını optimize etmenin, bu yeni uçak tasarımlarını uygulanabilir kılmanın anahtarı olduğunu gösterdi. Şimdi doğadan kopyalanan kanat tasarımlarını kullanmak için çalışıyoruz. Eşit derecede büyük gelişmeler umuyoruz.
Bazı açılardan, bu yeni sistemlerde tasarım değişikliklerinden elde edilen bu kadar büyük verimlilik kazanımları şaşırtıcı olmamalıdır.
Kanatlı organizmalar yüz milyonlarca yıl boyunca evrim tarafından optimize edilmiştir. Biz insanlar 200 yıldan daha az bir süredir bunu yapıyoruz.
Ayhan Mete GÜNAY
