Forscher entwickeln Bicopter für lange Schwebezeiten
Eine Drohne, die aus einem einzelnen großen Drehflügel besteht, fliegt energieeffizienter als Multikopter, zeigen Wissenschaftler.
(Bild: City University of Hong Kong)
Forscher der City University of Hong Kong haben einen elektrisch angetriebenen Bicopter entwickelt, der lange stabile Schwebeflüge absolvieren kann. Möglich ist dies durch das Design, das sich an Ahornsamen orientiert. Durch die Reduzierung auf zwei Antriebsmotoren arbeitet die Drohne energieeffizient.
Zwei Motoren benötigen weniger Energie als vier Motoren herkömmlicher Quadcopter, lautet das einfach erscheinende Konzept des Bicopter der Forschenden der City University of Hong Kong. Das Wissenschaftsteam beschreibt das Projekt in dem Paper "A bioinspired revolving-wing drone with passive attitude stability and efficient hovering flight", das in Science Robotics veröffentlicht wurde.
Rotierende Drohne
Die rund 50 Gramm leichte Drohne besteht im Wesentlichen aus einem einzigen großen "Propeller", der an den Enden jeweils von einem kleinen Motor über eine Luftschraube in Rotation versetzt wird. Orientiert haben sich die Forschenden dabei an den Samen des Ahornbaums, den Samara, die als geflügelte Nussfrüchte vom Baum auch über längere Strecken zur Erde gleiten können. Allerdings hat das Wissenschaftsteam statt eines Flügels zwei symmetrisch zusammengesetzt. Die Steuerelektronik und der Akku befinden sich in der Mitte des insgesamt 60 cm langen Drehflügels. Hier kann bei Bedarf auch eine Nutzlast untergebracht werden.
Die beiden Motoren versetzen den Doppelflügel in Rotation von rund 200 Umdrehungen pro Minute. Dadurch erhält der Bicopter seinen Auftrieb von dem großen Drehflügel, nicht von den kleinen Propellern. Die Flügel wirken als aerodynamische Dämpfer, wie die Forscher beschreiben. Dadurch ergibt sich eine stabile Fluglage bei einer hohen Energieeffizienz.
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Gesteuert wird die Drohne dadurch, dass die beiden Antriebsmotoren an passender Stelle einen kurzen Impuls bekommen, um so die Richtung zu ändern. Mit dem 650-mAh-Akku fliegt der Bicopter im Schwebeflug 24,5 Minuten, bei Richtungsänderungen ist der Energieverbrauch höher. Das Verhältnis von Masse zum Strombedarf ist insgesamt um den Faktor zwei besser als bei kleinen Multicoptern.
Eine Kamera, mehrere Videos
Die ständige Rotation des Bicopters haben sich die Forscher gleich zunutze gemacht. Eine als Nutzlast von 22 Gramm eingebaute Videokamera kann durch Synchronisation von Kamerabildrate und Drehgeschwindigkeit Videos mit 3,5 Bildern pro Sekunden in vier verschiedenen Richtungen aufnehmen.
Die Wissenschaftler sehen Bicopter eher im Forschungsbereich etwa für Luftbildaufnahmen über einen längeren Zeitraum. Denkbar ist jedoch auch ein kommerzieller Einsatz als Überwachungssystem.
(olb)