Forbedring af droneydelse i modvind

Udbredelsen af ​​multi-rotor-droner er steget dramatisk i de seneste år, men i modvind, de kaster uforudsigeligt opad. Ingeniører fra Tohoku University, Japan, har vist, at vinkling af rotorbladene på en quad-rotor ubemandede luftfartøjer med kun 20 grader kan reducere pitching med en fjerdedel. Deres arbejde er offentliggjort i International Journal of Micro Air Vehicles .

Multirotorer er blevet meget mindre siden århundredskiftet, og de har mange anvendelser, herunder til inspektion, overvågning og transport. En multi-rotor opsætning giver mulighed for både lodret start og svævning under rolige forhold, men de er ustabile i vinden. Deres rotorer klapper, og køretøjet kører opad i modvind. I dette eksperiment, Hikaru Otsuka og kolleger satte sig for at evaluere, om vinkling af rotorbladene forskelligt ville forbedre kontrollen med firhjulede køretøjer i vind.

Pitching kan forekomme på grund af tre faktorer:kroppens træk, den asymmetri inducerede strømningsfordeling på rotoren med vinden, og forskel mellem rotorens tryk mellem de forreste og bageste rotorer. Holdet vurderede først virkningerne af de forreste rotorers kølvandet på bagsiden, isolerede derefter rotorerne fra køretøjet og målte effekten af ​​forskellige vinkler i en lavhastighedstunnel. De viser, at vinklen af ​​rotorerne til ydersiden med 75 grader holdt luftstrømmen forbi hvert rotorblad isoleret, men at øge vinklen til 90 eller derover betød, at de forreste rotors kølvandet påvirkede den bageste.

Derefter analyserede de, hvordan dette oversatte til en komplet quad-rotor med alle fire rotorer, der arbejder sammen. I vindtunnelen, holdet testede forskellige vinkler for rotorfastgørelse til quadrotor og effekten på pitching moment generation. De målte virkningerne af rotorbladene udad og indad i fem forskellige vinkler. De fandt ud af, at rotoren vippede med 20 til ydersiden forringer køretøjets stigning med 26%.

Forfatterne konkluderer, at vippingen af ​​rotorerne til ydersiden reducerer quad-rotor-køretøjers pitching-vind i vind. Arbejdet kan have konsekvenser for både hobbyfolk og for fagfolk, der ønsker at bruge ubemandede multirotorbiler udendørs, hvad angår inspektion af vindmøller, katastrofer, eller for sikkerheden ved redningsaktiviteter.