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Des ingénieurs inspirés par les oiseaux créent un drone battant à quatre ailes

Des ingénieurs du monde entier ont créé un drone à quatre ailes qui bat de la même manière qu'un oiseau. La création porte le nom d'Ornithopters, ce qui signifie qu'elle est basée sur la conception d'oiseaux plutôt que sur l'utilisation de moteurs et d'hélices plus traditionnels.

Les drones actuels – à voilure fixe et multirotors – ont des limites en ce qui concerne la portée et le manque d'efficacité. C’est pourquoi les ingénieurs se sont tournés vers les drones de la nature, les oiseaux, pour s’inspirer.

Les ailes battantes permettent aux oiseaux de voyager à des vitesses élevées et faibles tout en étant capables de décoller et d'atterrir presque n'importe où. Les oiseaux et autres animaux avec des ailes utilisent tout leur corps pour voler, contrairement aux drones, qui utilisent différents systèmes à différentes étapes du vol.

Ce qui le rend différent

L'équipe d'ingénieurs a conçu leur drone d'une nouvelle manière consistant en l'effet «clap and fling». Le nouveau drone utilise deux paires d'ailes qui claquent ensemble, ce qui produit suffisamment de poussée pour le maintenir en place.

La nouvelle prise utilise une charnière pour stocker et récupérer l'énergie créée dans les mouvements de l'aile, ainsi que des roulements minuscules et des arbres réarrangés pour maintenir les engrenages correctement espacés. Le drone dispose également d'un grand gouvernail et d'un ascenseur qui sont utilisés pour créer une force de rotation et permettent un changement rapide entre le vol horizontal et vertical.

Le drone a été conçu pour être capable de remonter rapidement le nez au point où la portance n'est plus créée, ce qui entraîne un phénomène appelé «décrochage dynamique». Le décrochage dynamique est quelque chose de indésirable dans les drones courants, mais permet au drone inspiré des oiseaux d'améliorer sa maniabilité lorsqu'il vole dans des espaces restreints ou atterrit dans une petite zone.

Abstrait

Vous pouvez lire le résumé du texte ci-dessous. Si vous souhaitez lire le texte intégral, vous pouvez le faire via ce lien.

Les manœuvres acrobatiques des martinets pourraient être très utiles pour les missions de micro-véhicules aériens. Des arrestations et des virages rapides permettraient de voler dans des espaces encombrés et non structurés. Cependant, ces manœuvres acrobatiques de décélération ont été difficiles à démontrer dans les engins à voilure battante à ce jour en raison de la poussée limitée et de l'autorité de contrôle. Ici, nous rapportons un ornithoptère X-wing de 26 grammes d'une longueur de fuselage de 200 millimètres capable de vol multimodal. En utilisant l'élévation de la queue et une poussée élevée, l'ornithoptère a été piloté pour planer, voler rapidement vers l'avant (fléchette), faire des virages aérobies et plonger avec des transitions douces. Le virage acrobatique a été réalisé dans un rayon de 32 millimètres en arrêtant une fléchette avec une décélération maximale de 31,4 mètres par seconde au carré. Dans cette manœuvre de montée en flèche, le freinage était possible grâce à un pas rapide du corps et un décrochage dynamique des ailes à une vitesse de l'air relativement élevée. Cet ornithoptère peut retrouver sa stabilité de glissement sans culbuter après un retournement du corps à 90 degrés. Nous avons montré que l'empennage présentait un fort moment de stabilisation sous forte poussée, tandis que la flexibilité de la membrane de l'aile atténuait l'effet déstabilisant des ailes antérieures. Pour répondre à ces exigences de poussée élevée, nous avons développé une transmission anti-tourbillon à faible perte qui maximisait la puissance de poussée des ailes battantes à 40 grammes en plus du poids corporel. En réduisant la charge réactive et le tourbillon, cet entraînement indirect a consommé 40% moins de puissance électrique maximale pour la même génération de poussée que l'entraînement direct d'une hélice. Les triples rôles des ailes battantes pour la propulsion, la portance et la traînée permettent la performance d'un vol agressif par un simple contrôle de la queue.

Que pensez-vous de cette version cool des drones? Voudriez-vous voler quelque chose comme ça? Faites-nous part de vos commentaires dans les commentaires ci-dessous.

Photo: Javaan Chahl

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