onderzoek

Ionolet ter grootte van een munt vliegt zonder vleugels, propellers en bewegende delen

Meestal vliegende insectgrote robotsontworpen om biologische insecten na te bootsen, omdat biologische insecten worden beschouwd als meesters van effectieve kleine vlucht. Deze vliegende micro-camera's met een klappende vleugel (FMAV) naderen de omvang van echte insecten, en het demonstreren van het werk van sommige robots in de grootte van bijen is echt verrassend: ze kunnen vliegen, zweven en zelfs in het water duiken. Om echter een minuscule robot met klappende vleugels te maken, die in alle vrijheidsgraden kan bewegen die nodig zijn voor controle, is vrij moeilijk, vereist complexe mechanische transmissies en geavanceerde software.

Het is niet moeilijk om te raden waarom biomimeticDe aanpak heeft de voorkeur: insecten hadden honderden miljoenen jaren om alle bewegingen door te nemen, en andere manieren die we hebben bedacht om robots zelfstandig te laten vliegen (namelijk propeller-gebaseerde systemen) schalen niet goed in kleine maten. Maar er is een andere manier om te vliegen, en in tegenstelling tot vleugels of aerodynamische oppervlakken slaagden dieren er niet in dit te raden: elektrohydrodynamische stuwkracht, waarvoor geen bewegende delen nodig zijn, alleen elektriciteit.

Kleine ionolet

Elektrohydrodynamische (EHD) motoren diesoms ionenmotoren genoemd, gebruik een hoogwaardig elektrisch veld om een ​​plasma van geïoniseerde lucht te creëren. Ionen (meestal positief geladen stikstofmoleculen) worden aangetrokken door een negatief geladen rooster en langs de weg komen ze in neutrale luchtmoleculen, waardoor ze een impuls krijgen waaruit ionische hunkering wordt geboren.

Het idee is eigenlijk niet nieuw: Een bekend fenomeen is al enkele honderden jaren bekend en gedurende enige tijd dachten mensen dat het in bemande vliegtuigen zou kunnen worden gebruikt. Om een ​​persoon groot te brengen, hebt u echter een ongelooflijk grote structuur van emitters en collectorarrays nodig.

In 2003 vloog de Orville-muis op een enorm ionenvliegtuig, maar naast de mooie foto's kregen we niets. De technologie is niet praktisch geworden.

Voor jou is de ionenboot, die momenteel isontwikkeld aan de University of California in Berkeley. Het is klein - slechts 2 tot 2 centimeter, weegt 30 mg en nog eens 37 mg is een hydrostabilisator (hoewel er energie via de draad wordt toegevoerd). Op kleine schaal wordt het ontbreken van bewegende delen een groot voordeel, omdat u zich geen zorgen hoeft te maken over het opschalen van mechanische elementen, zoals transmissies, onder het punt waarop ze niet meer werken. Rekening houdend met de belasting van de hydrostabilisator zou het ionenvliegtuig kunnen zweven en drijven bij een 2000 volt ingangssignaal met een spanning die iets onder 0,35 mA ligt.

</ p>

Magie, toch? Geen bewegende delen, volledige stilte en een vliegmachine. Grotere motoren op de EHD kunnen onpraktisch zijn, maar downscaling maakt ze in wezen beter, omdat elektrostatische krachten niet afhankelijk zijn van schaal. Dit betekent dat kleine motoren een betere stuwkracht-gewichtverhouding hebben, evenals lagere spanningsvereisten. En op kleine schaal heeft het voordeel van een ionocraft ten opzichte van een FMAV van vergelijkbare afmetingen, dat u een controller met een quadro als startpunt kunt ontwikkelen, omdat een ionocraft vier stuwraketten in een vergelijkbare configuratie gebruikt. Omdat er geen roterende propellers zijn, kan deze geen gebruik maken van de impulsmoment om te roteren maakt echter gebruik van een interessant gierpatroon, zolang het maar manoeuvreerruimte heeft.

Zoals met andere vliegende micro-apparaten,Een groot probleem is de mogelijkheid om autonoom te werken met een payload. Op dit moment draagt ​​Ionocraft meer dan het gewicht van de lading, maar het heeft slechts zeven draden nodig voor stroom, data en aarding. Wetenschappers van Berkeley geloven dat autonomie haalbaar is.

Het goede nieuws is dat er veel ruimte voor verbetering is. Wat denk je van de toekomst van ionentransport? Vertel het ons in onze chat in Telegram.