Ученые Сингапурского университета технологий и дизайна (SUTD) сообщили о достигнутом ими успехе в конструировании инновационных беспилотных летательных аппаратов, разработав крошечный монокоптер под названием SG60, способный летать с одним несущим винтом почти полчаса.

В то время как предшественник SG60 обеспечивал 50-минутный непрерывный полет, он был большим, сложным и тяжелым. Это побудило ученых SUTD изучить более простые конструкции, которые могли бы обеспечить более высокую производительность. И в этой связи ими была за основу взята созданная природой конструкция семян клена. Вдохновившись крылатым семенем клена, исследователи разработали легкий беспилотник, способный к полностью управляемому и эффективному полету с помощью всего лишь одного привода.

По сообщению сингапурских разработчиков, 32-граммовый монокоптер может парить в общей сложности 26 минут, намного превосходя длительность полета обычных дронов в своем классе. “Полет становится все более неэффективным по мере уменьшения масштаба”, - прокомментировали разработчики свою конструкцию, добавив, что у небольших беспилотных летательных аппаратов часто возникают проблемы с выносливостью, поскольку их крошечные пропеллеры создают ограниченную тягу, но при этом потребляют значительное количество энергии. В этой связи их целью стало преодоление этого ограничения.

Изучая полет крылатых семян клена, команда сингапурских ученых обратила внимание на то, как они плавно опускаются по спирали к земле. Ими было подмечено, что это естественное движение не только лежит в основе эффективной аэродинамической модели, но и сочетает пассивную устойчивость с эффективным созданием подъемной силы в простом, но элегантном дизайне.

Такой беспилотник вращает свое крылатое тело с помощью единственного несущего винта, создавая подъемную силу за счет большого профиля и стабилизируя его за счет пассивной динамики. Конструкция без качающихся частей или редукторов остается простой и эффективной. Используя алгоритм, основанный на наблюдениях, команда разработала форму крыла, угол наклона и распределение массы.

Созданный в Сингапурском университете технологий и дизайна беспилотник обеспечивает стабильный полет при нагрузке в 9,1 грамма на ватт, превосходя другие аппараты аналогичного размера и веса. Длительное время полета и простая конструкция аппарата делают его идеальным для недорогих миссий. Одним из возможных применений является легкий многоразовый радиозонд для мониторинга погоды.

Исследование было опубликовано в журнале IEEE Robotics and Automation Letters.