NASA mokslininkų įkvėpti: sukurtas pirmasis paukščio skrydžiu paremtas bepilotis orlaivis

Rugpjūčio 16, 2019

Nuotoliniu būdu valdomų bepiločių orlaivių, dažniau vadinamų dronais, populiarumas neblėsta, o tik auga. Rinką papildo funkcionalesni, pranašesni ir patogesni šių įrenginių modeliai. Remiantis NASA mokslininkų teoriniais skaičiavimais, Vilniaus Gedimino technikos universiteto Antano Gustaičio aviacijos instituto (VGTU AGAI) Aeronautikos laboratorijoje sukurtas pirmasis ir vienintelis Lietuvoje, saulės energija varomas fiksuoto sparno bepiločio orlaivio „Solarwing2“ prototipas, paremtas paukščio skrydžiu.

Realiai išbandytas skraidančio sparno tipo bepilotis orlaivis pilnai pakrautas gali skristi 8 valandas, siekiama ištobulinti technologiją ir ilginti skrydžio laiką, kad orlaivis skristų visą parą. Jaunųjų mokslininkų sukurtas bepilotis pastebėtas ir NASA mokslininko Albion H. Bowers, su kuriuo Amerikoje susitiko vienas iš skraidančio sparno kūrėjų Povilas Karalkevičius. 

Kuriant sparnus, kūrėjus labiausiai traukė tai, jog nedaug apie juos žinojo, žavėjo konstrukcijos išskirtinumas ir paprastumas. Tolimesnis domėjimasis skraidančiais sparnais tik įrodė, kad ganėtinai paprastai atrodantis skraidantis sparnas yra sudėtinga aerodinaminė schema ir, turint tik dvi horizontalias, orlaivį valdančias aerodinamines plokštumas, galima išgauti stabilią skraidančią platformą. 

„Konstruodami naujausią, saule varomo bepiločio orlaivio prototipą, išsikėlėme tikslus, kuriems įgyvendinti neturėjome realių sprendimo būdų. Pradėjome ieškoti informacijos, pasitelkėme minėto NASA mokslininko Albion H. Bowers darbus, kuriuose buvo pateikti skaičiavimai, pateikti pavyzdžiai, kaip taisyklingai ir stabiliai skrenda paukščiai neturėdami vertikalių aerodinaminių plokštumų“, – pasakoja P. Karalkevičius.  

Remiantis teoriniais skaičiavimais ir 22 proc. prailginus sparną, lyginant jį su elipsinį keliamosios jėgos pasiskirstymą turinčiu sparnu, indukcinis pasipriešinimas sumažėja 11 proc. „Be to, atsiranda reiškinys, kai posūkio metu pakreipus eleronus, pasiekiamas teisingas lėktuvo posvyris ir teisingas pokrypis – tai lemia varpo formos keliamosios jėgos pasiskirstymas sparne. Dėl to matome paukščius, neturinčius vertikalių aerodinaminių plokštumų, bet vis tiek sugebančius ilgai ir taisyklingai sklandyti“, – teigia Povilas.

Šis skraidantis sparnas nuo anksčiau VGTU AGAI mokslininkų sukonstruotų bepiločių orlaivių skiriasi dėl netradicinio varpo formos keliamosios jėgos pasiskirstymo sparne. Povilas pabrėžia, kad skraidančio sparno tipo orlaivis neturi vertikalių plokštumų, bet vis tiek išlaiko taisyklingą skridimo trajektoriją tiek tiesiaeigiame skrydyje, tiek atlikdamas viražą. Tokio tipo orlaiviai – alternatyvi platforma klasikinio lėktuvo tipo orlaiviams, bet turi kitokią konstrukciją, todėl atsiranda kitos teigiamos ar neigiamos konstrukcijos savybės.

„Klasikinio tipo lėktuve keliamąją jėgą generuoja sparnas, o likusi lėktuvo konstrukcija, skirta gabenti kroviniui, kelia pasipriešinimą ar žemyn nukreiptą keliamąją jėgą. Tuo tarpu skraidančio sparno tipo orlaiviuose keliamąją jėga generuoja didžioji dalis ar visas sparnas, o, atitinkamai paskirsčius keliamąją jėgą, galima išgauti ir lengvesnę sparno konstrukciją. Jei gabename krovinį, kurį galima komponuoti sparno viduje, tai padeda dar labiau sumažinti aerodinaminius nuostolius“, – teigia Povilas tvrtindamas, kad aviacijos srityje turi būti nuolat ieškoma kompromisų. 

Tokie orlaiviai gali būti pritaikomi daugelyje sričių: įvairių objektų stebėjimui, gelbėjimo operacijoms, ortofotografinių žemėlapių sudarymui, atliekant įvairius mokslinius eksperimentus. Kadangi skraidančio sparno tipo bepiločio orlaivio konstrukcija yra paprastesnė, tai palengvina ir gamybos procesą, ir vėlesnį konstrukcijos eksploatavimą.

Skraidantis sparno tipo bepilotis orlaivis turi įdiegtą autopiloto sistemą, įrenginys gali būti valdomas ir autonomiškai ir rankiniu būdu. Atsižvelgiant į oro sąlygas, oro transporto užimtumą, matomas kliūtis, galima keisti skrydžio maršrutą, valdyti greitį ir daugybę kitų orlaivio parametrų. Gamybos proceso metu mokslininkai įvertino ir tai, kiek energijos reikia gauti tokio tipo orlaiviui iš saulės jėgainės, esančios ant sparno, kad šis galėtų skristi ir dieną, ir naktį – tokio tipo orlaivį planuojama sukurti artimiausiu metu.

Bepiločio orlaivio bandymai užfiksuoti vaizdo įraše, kurį galite peržiūrėti čia

Galerija

Panašios naujienos

VILNIUS TECH lankėsi Eslingeno universiteto rektorius: dėmesys tarptautiniam bendradarbiavimui ir transporto inžinerijos inovacijoms
VILNIUS TECH lankėsi Eslingeno universiteto rektorius: dėmesys tarptautiniam bendradarbiavimui ir transporto inžinerijos inovacijoms
VILNIUS TECH universitete lankėsi Vokietijos Eslingeno universiteto (Hochschule Esslingen) rektorius prof. Christof Wolfmaier. Vizito metu aptartos universitetų bendradarbiavimo perspektyvos, studentų ir dėstytojų akademinių mainų galimybės, susipažinta su VILNIUS TECH ir VILNIUS TECH Transporto inžinerijos fakulteto mokslo ir studijų infrastruktūra, vykdomais moksliniais tyrimais bei studentų inžineriniais projektais. Tarptautinė partnerystė – naujos galimybės studijoms ir mokslui VILNIUS TECH strateginės partnerystės prorektorius doc. dr. Adas Meškėnas susitikimo metu pabrėžė tarptautinio bendradarbiavimo svarbą stiprinant universiteto akademinį ir mokslinį potencialą. „Tarptautinė partnerystė yra viena svarbiausių universiteto strateginės plėtros krypčių. Bendradarbiavimas su užsienio aukštosiomis mokyklomis suteikia naujų galimybių studentams, dėstytojams ir mokslininkams, skatina keitimąsi žiniomis bei gerąja patirtimi. Džiaugiamės stiprėjančiais ryšiais su Eslingeno universitetu ir tikimės, kad jau įgyvendintos bendros veiklos taps pagrindu naujoms iniciatyvoms studijų, mokslinių tyrimų ir inovacijų srityse“, – teigė VILNIUS TECH strateginės partnerystės prorektorius doc. Adas Meškėnas. Bendradarbiavimas, grindžiamas akademiniais mainais ir patirties sklaida VILNIUS TECH Transporto inžinerijos fakultetą ir Eslingeno universitetą jau sieja aktyvus akademinis bendradarbiavimas. Pagal Vokietijos akademinių mainų tarnybos (DAAD) remiamą mainų programą Transporto inžinerijos fakulteto studentai tris kartus lankėsi Eslingeno taikomųjų mokslų universitete, kur turėjo galimybę susipažinti su studijų procesu, mokymo ir mokslinių tyrimų infrastruktūra bei taikomais inžinerinio rengimo principais. Universitetų bendradarbiavimą taip pat stiprino dėstytojų vizitai, kurių metu buvo dalijamasi akademine patirtimi, aptariami studijų organizavimo, mokymo metodų ir mokslinės veiklos klausimai. Eslingeno universiteto rektoriaus vizitas VILNIUS TECH tapo dar viena galimybe įvertinti jau įgyvendintas bendras veiklas ir aptarti tolesnes partnerystės plėtros kryptis. Dėmesio centre – transporto inžinerijos moksliniai tyrimai ir laboratorijos Vizito VILNIUS TECH Transporto inžinerijos fakultete metu Eslingeno universiteto rekrorius prof. dr. Christof Wolfmaier, kuris pagal savo išsilavinimą yra transporto srities atstovas, apžiūrėjo transporto inžinerijos ir logistikos laboratorijų erdves, susipažino su jose naudojama įranga, vykdomais moksliniais tyrimais ir praktinio studentų rengimo galimybėmis. Ypatingo svečio dėmesio sulaukė fakultete vykdomi moksliniai projektai autonominio transporto ir geležinkelių transporto srityse. Šios kryptys yra aktualios tiek Lietuvos, tiek Vokietijos transporto sektoriams, kuriuose vis didesnę reikšmę įgyja automatizavimas, skaitmenizacija, saugumas ir tvarūs technologiniai sprendimai. Diskusijų metu aptartos šiuolaikinės transporto inžinerijos plėtros tendencijos, mokslinių tyrimų rezultatų pritaikymo praktikoje galimybės ir universitetų vaidmuo rengiant specialistus sparčiai besikeičiančiam transporto sektoriui. Nuo mokslinių tyrimų iki studentų sukurtų transporto priemonių Ne mažiau įdomi vizito dalis buvo skirta studentų praktiniams inžineriniams projektams. Svečias apžiūrėjo fakulteto klasikinį ir elektrinį kartingus, susipažino su jų techniniais sprendimais bei kitomis studentų įgyvendinamomis idėjomis. Tačiau vien apžiūra vizitas neapsiribojo. Prof. dr. Christof Wolfmaier pats išbandė studentų sukonstruotą pneumatinį kartingą, kurio judėjimui naudojama suslėgtojo oro energija. Tai netradicinis inžinerinis sprendimas, leidžiantis studentams praktiškai pritaikyti kompiuterizuotos inžinerijos, mechanikos, pneumatikos, transporto priemonių konstrukcijos ir valdymo žinias. Svečias taip pat turėjo galimybę pasivažinėti studentų sukurtu elektromobiliu ir tiesiogiai susipažinti su jų praktinės inžinerinės veiklos rezultatais. Tokie projektai atskleidžia, kad transporto inžinerijos studijos neapsiriboja teorinėmis žiniomis. Studentai turi galimybę patys projektuoti, konstruoti, eksperimentuoti, išbandyti savo sprendimus ir tobulinti juos realiomis sąlygomis. Naujos galimybės tarptautinei partnerystei VILNIUS TECH Transporto inžinerijos fakulteto dekano prof. dr. Olego Prentkovskio teigimu, tokie vizitai yra svarbūs ne tik instituciniams ryšiams palaikyti, bet ir naujoms bendradarbiavimo galimybėms kurti. „Džiaugiamės, kad bendradarbiavimas su Eslingeno universitetu jau turi konkrečių rezultatų – įgyvendinti studentų akademiniai mainai, vyko dėstytojų vizitai, užmegzti profesiniai ryšiai. Mums ypač svarbu, kad tarptautinė partnerystė suteiktų studentams galimybę įgyti naujos patirties, susipažinti su kitų šalių inžineriniais sprendimais ir plėsti savo profesinį akiratį. Taip pat malonu, kad mūsų svečias domėjosi fakultete vykdomais moksliniais tyrimais, o studentų sukurta transporto technika galėjo įsitikinti ne tik teoriškai, bet ir praktiškai“, – sako fakulteto dekanas. Vizito metu išryškėjo abiejų universitetų bendras interesas plėtoti tarptautinį akademinį mobilumą, skatinti dėstytojų ir mokslininkų bendradarbiavimą bei ieškoti galimybių bendroms studijų ir mokslinių tyrimų iniciatyvoms. Eslingeno universiteto rektoriaus vizitas dar kartą patvirtino, kad tarptautinis bendradarbiavimas, moksliniai tyrimai ir praktinė studentų inžinerinė veikla yra svarbios šiuolaikinio technologijų universiteto stiprybės.       Foto: Alekso Jauniaus
Plačiau
Eslingeno universiteto rektoriaus vizitas: dėmesio centre – transporto inžinerijos moksliniai tyrimai ir laboratorijos
Eslingeno universiteto rektoriaus vizitas: dėmesio centre – transporto inžinerijos moksliniai tyrimai ir laboratorijos
VILNIUS TECH lankėsi Vokietijos Eslingeno universiteto (Hochschule Esslingen) rektorius prof. Christof Wolfmaier. Vizito metu aptartos universitetų bendradarbiavimo perspektyvos, studentų ir dėstytojų akademinių mainų galimybės, susipažinta su VILNIUS TECH ir Transporto inžinerijos fakulteto mokslo ir studijų infrastruktūra, vykdomais moksliniais tyrimais bei studentų inžineriniais projektais. VILNIUS TECH strateginės partnerystės prorektorius doc. dr. Adas Meškėnas susitikimo metu akcentavo tarptautinio bendradarbiavimo svarbą stiprinant universiteto akademinį ir mokslinį potencialą. „Tarptautinė partnerystė yra viena svarbiausių universiteto strateginės plėtros krypčių. Bendradarbiavimas su užsienio aukštosiomis mokyklomis suteikia naujų galimybių studentams, dėstytojams ir mokslininkams, skatina keitimąsi žiniomis bei gerąja patirtimi. Džiaugiamės stiprėjančiais ryšiais su Eslingeno universitetu ir tikimės, kad jau įgyvendintos bendros veiklos taps pagrindu naujoms iniciatyvoms studijų, mokslinių tyrimų ir inovacijų srityse“, – teigė VILNIUS TECH strateginės partnerystės prorektorius doc. Adas Meškėnas. Bendradarbiavimas, grindžiamas akademiniais mainais ir patirties sklaida  VILNIUS TECH Transporto inžinerijos fakultetą ir Eslingeno universitetą jau sieja aktyvus akademinis bendradarbiavimas. Pagal Vokietijos akademinių mainų tarnybos (DAAD) remiamą mainų programą Transporto inžinerijos fakulteto studentai tris kartus lankėsi Eslingeno taikomųjų mokslų universitete, kur turėjo galimybę susipažinti su studijų procesu, mokymo ir mokslinių tyrimų infrastruktūra bei taikomais inžinerinio rengimo principais. Universitetų bendradarbiavimą taip pat stiprino dėstytojų vizitai, kurių metu buvo dalijamasi akademine patirtimi, aptariami studijų organizavimo, mokymo metodų ir mokslinės veiklos klausimai. Dėmesio centre – transporto inžinerijos moksliniai tyrimai ir laboratorijos Vizito Transporto inžinerijos fakultete (TIF) metu Eslingeno universiteto rektorius prof. dr. Ch.Wolfmaier, kuris pagal savo išsilavinimą yra transporto srities atstovas, apžiūrėjo transporto inžinerijos ir logistikos laboratorijų erdves, susipažino su jose naudojama įranga, vykdomais moksliniais tyrimais ir praktinio studentų rengimo galimybėmis. Ypatingo svečio dėmesio sulaukė fakultete vykdomi moksliniai projektai autonominio transporto ir geležinkelių transporto srityse. Šios kryptys yra aktualios tiek Lietuvos, tiek Vokietijos transporto sektoriams, kuriuose vis didesnę reikšmę įgyja automatizavimas, skaitmenizacija, saugumas ir tvarūs technologiniai sprendimai. Diskusijų metu aptartos šiuolaikinės transporto inžinerijos plėtros tendencijos, mokslinių tyrimų rezultatų pritaikymo praktikoje galimybės ir universitetų vaidmuo rengiant specialistus sparčiai besikeičiančiam transporto sektoriui. Ne mažiau įdomi vizito dalis buvo skirta studentų praktiniams inžineriniams projektams. Svečias apžiūrėjo fakulteto klasikinį ir elektrinį kartingus, susipažino su jų techniniais sprendimais bei kitomis studentų įgyvendinamomis idėjomis. Studentų sukonstruotą pneumatinį kartingą, kurio judėjimui naudojama suslėgtojo oro energija, išbandė ir pats svečias. Šis kartingas – netradicinis inžinerinis sprendimas, leidžiantis studentams praktiškai pritaikyti kompiuterizuotos inžinerijos, mechanikos, pneumatikos, transporto priemonių konstrukcijos ir valdymo žinias. Svečias taip pat turėjo galimybę pasivažinėti studentų sukurtu elektromobiliu ir tiesiogiai susipažinti su jų praktinės inžinerinės veiklos rezultatais. Tokie projektai atskleidžia, kad transporto inžinerijos studijos neapsiriboja teorinėmis žiniomis. Studentai turi galimybę patys projektuoti, konstruoti, eksperimentuoti, išbandyti savo sprendimus ir tobulinti juos realiomis sąlygomis. Naujos galimybės tarptautinei partnerystei TIF dekano prof. dr. Olego Prentkovskio teigimu, tokie vizitai yra svarbūs ne tik instituciniams ryšiams palaikyti, bet ir naujoms bendradarbiavimo galimybėms kurti. „Džiaugiamės, kad bendradarbiavimas su Eslingeno universitetu jau turi konkrečių rezultatų – įgyvendinti studentų akademiniai mainai, vyko dėstytojų vizitai, užmegzti profesiniai ryšiai. Mums ypač svarbu, kad tarptautinė partnerystė suteiktų studentams galimybę įgyti naujos patirties, susipažinti su kitų šalių inžineriniais sprendimais ir plėsti savo profesinį akiratį. Taip pat malonu, kad mūsų svečias domėjosi fakultete vykdomais moksliniais tyrimais, o studentų sukurta transporto technika galėjo įsitikinti ne tik teoriškai, bet ir praktiškai“, – sako fakulteto dekanas. Vizito metu išryškėjo abiejų universitetų bendras interesas plėtoti tarptautinį akademinį mobilumą, skatinti dėstytojų ir mokslininkų bendradarbiavimą bei ieškoti galimybių bendroms studijų ir mokslinių tyrimų iniciatyvoms. Eslingeno universiteto rektoriaus vizitas dar kartą patvirtino, kad tarptautinis bendradarbiavimas, moksliniai tyrimai ir praktinė studentų inžinerinė veikla yra svarbios šiuolaikinio technologijų universiteto stiprybės.
Plačiau