Un equipo internacional de ingenieros aeroespaciales está desarrollando un prototipo de dron que imita las maniobras acrobáticas de una de las aves más rápidas del mundo, el vencejo, en el último ejemplo de vuelo de inspiración biológica. Al respecto un estimado colega nos comparte el presente artículo publicado en el boletín digital de noticias de la University of South Australia (UniSA) el 29 de julio de 2020 y traducido aquí para Sólo para Ingenieros. Veamos de qué se trata…
Un equipo de investigación de Australia Meridional, Singapur, China y Taiwán ha diseñado un ornitóptero de 26 gramos (avión de alas móviles) que puede flotar, lanzarse, planear, frenar y sumergirse como un vencejo común, lo que los hace más versátiles, seguros y silenciosos que los drones quadricópteros existentes.
Con un peso equivalente a dos cucharadas de harina, el dron de alas móviles se ha optimizado para volar en entornos caóticos de los humanos, con la capacidad de deslizarse, flotar a muy baja altura y detenerse rápidamente desde velocidades rápidas, evitando colisiones, todo lo que los cuadricópteros actuales no pueden hacer.
El equipo, que incluye al ingeniero aeroespacial de UniSA, el profesor Javaan Chahl, ha diseñado un dron con alas felixbles similar en tamaño a un vencejo o de una paloma grande, que puede imitar algunas maniobras agresivas de vuelo de esta ave.
El profesor Chahl dice que copiar el diseño de las aves, como los vencejos, es solo una estrategia para mejorar el rendimiento de vuelo de los ornitópteros de alas batientes.
“Hay ornitópteros existentes pero, hasta ahora, eran demasiado ineficientes y lentos para ser ágiles. Hemos superado estos problemas con nuestro prototipo de ala flexibles, logrando el mismo empuje generado por una hélice”, dice el profesor Chahl.
“El batir de alas puede elevarse como el ala de un avión, mientras se empuja como una hélice y frena como un paracaídas. Hemos reunido esto para replicar los patrones de vuelo agresivos de las aves mediante el simple control de la cola ".
El científico investigador de la Universidad Nacional de Singapur, el Dr. Yao-Wei Chin, quien ha dirigido el proyecto publicado recientemente en Science Robotics, dice que los drones de inspiración biológica podrían usarse con éxito en una variedad de entornos.
Las aplicaciones de vigilancia son claras, pero las aplicaciones novedosas incluyen la polinización de granjas verticales interiores sin dañar la vegetación densa, a diferencia de los cuadricópteros de propulsión rotatoria cuyas cuchillas corren el riesgo de triturar los cultivos.
Debido a su estabilidad en vientos fuertes, el dron ornitóptero también podría usarse para ahuyentar a las aves de los aeropuertos, reduciendo el riesgo de que sean absorbidas por los motores a reacción.
“El ornitóptero optimizado actúa como una especie de espantapájaros, lo que ahorra en gran medida los costos laborales para las empresas de control de plagas y los operadores de aeropuertos”, dice el Dr. Chin.
Actualmente no hay ornitópteros comercializados que se utilicen para la vigilancia, pero esto podría cambiar con el último avance, afirman los investigadores.
Al mejorar el diseño para que los ornitópteros ahora puedan producir suficiente empuje para flotar y llevar una cámara y los dispositivos electrónicos que lo acompañan, el dron de alas flexibles batibles podría usarse para monitorear marchas y tráfico, recopilar información y estudiar bosques y vida silvestre.
El peso ligero y el lento batir de las alas del ornitóptero representan menos peligro para el público que los drones cuadricópteros en caso de accidente y, dado el empuje y los bancos de energía suficientes, podría modificarse para transportar diferentes cargas útiles según lo que se requiera.
Un área que requiere más investigación es cómo reaccionarán las aves a un objeto volador mecánico que se les parezca en tamaño y forma. Las aves pequeñas y domesticadas se asustan fácilmente con los drones, pero se sabe que grandes bandadas y aves mucho más grandes atacan a los ornitópteros.
Y aunque el avance bioinspirado es impresionante, estamos muy lejos de replicar el vuelo biológico, dice el Dr. Chin.
“Aunque los ornitópteros son los más cercanos al vuelo biológico con su propulsión de aleteo, las aves y los insectos tienen múltiples conjuntos de músculos que les permiten volar increíblemente rápido, doblar las alas, girar, abrir las ranuras de las plumas y ahorrar energía.
“La agilidad de sus alas les permite girar su cuerpo en el aire sin dejar de aletear a diferentes velocidades y ángulos.
“Los vencejos comunes pueden navegar a una velocidad máxima de 31 metros por segundo, equivalente a 112 kilómetros por hora o 90 millas por hora.
“A lo sumo, diría que estamos replicando el 10 por ciento del vuelo biológico”, dice.
Notas para los lectores:
“Un avión no tripulado con alas flexibles batibles eficientes detiene el vuelo de alta velocidad utilizando el vuelo posterior a la pérdida”, se publica en Science Robotics. Para obtener una copia del documento, envíe un correo electrónico a Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.
El proyecto fue la culminación del trabajo de doctorado realizado por el Dr. Yao-Wei Chin en la Universidad Tecnológica de Nanyang bajo la dirección del Profesor Asociado Gih-Keong Lau (ahora con la Universidad Nacional Chiao Tung, Taiwán), y una colaboración internacional compuesta por el Profesor Boo Cheong Khoo ( Universidad Nacional de Singapur), el profesor Javaan Chahl y el Dr. Jia Ming Kok (Universidad de Australia Meridional y Grupo de Ciencia y Tecnología de Defensa, Australia), el Dr. Yong-Qiang Zhu (Universidad Tecnológica de Qingdao, China) y el Dr. Woei Leong Chan (Universidad Nacional de Singapur).
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