Hvad får du, når du krydser et fly med en ubåd?

Forskere fra North Carolina State University har udviklet den første ubemandede, fastvingede fly, der er i stand til at rejse både gennem luften og under vandet – skiftende gentagne gange mellem himmel og hav. EagleRay XAV, som blev udviklet med finansiering og bistand fra Teledyne Scientific, lover til brug i applikationer såsom sporing og observation af dyreliv.

"At vedligeholde luftovervågning kan bruge meget energi, " siger Warren Weisler, en ph.d. studerende ved NC State, der arbejdede på EagleRay-projektet. "EagleRay kan spare energi ved at bruge noget af sin tid i vandet.

"For eksempel, EagleRay kunne spore en hurtiggående flok delfiner fra luften, så brug tid på at slentre i vandet, hvis delfinerne stopper for at drage fordel af et godt spisested. EagleRay kunne derefter genoptage flyvningen, når delfinerne begynder at bevæge sig igen."

"EagleRay kunne også hurtigt flytte undervandssensorer fra sted til sted, " siger William Stewart, en anden NC State Ph.D. studerende, der har arbejdet på projektet. "Det kunne endda udføre undervandsovervågning, som de fleste ubemandede luftfartøjer ikke kan.

"For eksempel, ekkolod virker kun under vand. Hvis du leder efter et sonarmål, EagleRay kunne flyve til et sted, dykke ned for at tage ekkolodsaflæsninger, og derefter genoptage flyvningen for at tage aflæsninger andre steder. Historisk set, et fly ville være nødt til at slippe sonobøjer for at indsamle ekkolodsdata."

Projektet startede, da et hold på fire NC State fakulteter, ledet af Matthew Bryant, en assisterende professor i NC State's Department of Mechanical and Aerospace Engineering, vandt en forskningskontrakt fra Teledyne i 2014. Professorer Kara Peters, Ashok Gopalarathnam, og Larry Silverberg fungerede som co-principle investigators på projektet. Inden foråret 2016, Bryants team havde udviklet en fuldt funktionel prototype – og de udgav et papir om arbejdet i 2017.

"Et nøglepunkt i EagleRay-designet er, at det er skalerbart - du kan lave større eller mindre modeller efter behov, " siger Stewart. "Det afhænger virkelig af størrelsen af ​​den ønskede nyttelast, hvor længe skal du bruge den for at fungere, og så videre."

Den nuværende model af EagleRay har et vingefang på 59 tommer og er 55 tommer lang, vejer 12,6 pund. Den har en dual-use propel, drevet af en elektrisk motor, der driver den gennem både luft og vand.

"Vi er i øjeblikket ved at udvikle en brugerdefineret controller til EagleRay, ", siger Weisler. "Eksisterende controllere er ikke designet til et køretøj, der skifter fra luft til hav og tilbage igen - de er designet til at være det ene eller det andet, uden overgangsfase."

Forskerne forfiner også en dynamisk model af EagleRay, til brug i simuleringer, der kan bruges til træningsformål, at forudsige ydeevne under forskellige forhold og at forfine køretøjets design.

"Dette projekt har været ekstremt udfordrende og givende, " siger Weisler.

"Det var spændende at se den flyve under feltforsøg, " siger Stewart.

Papiret, "Test og karakterisering af et ubemandet køretøj med fast vinge på tværs af domæner, der opererer i luft- og undervandsmiljøer, " er offentliggjort i IEEE Journal of Oceanic Engineering .