Ионолет розміром з монетку літає без крил, пропелерів і рухомих частин

60

Літаючі роботи розміром з комах зазвичай призначені для імітації біологічних комах, тому що біологічні комахи вважаються майстрами ефективного дрібного польоту. Ці літаючі микроаппараты з машущим крилом (FMAV) наближаються за розмірами до реальних комах, а демонстрація роботи деяких роботів розмірів з бджіл насправді дивує: вони можуть злітати, линути і навіть занурюватися у воду. Утім, створити крихітного робота з махають крилами, які може рухатися у всіх ступенях свободи, необхідних для управління, досить складно, вимагає складних механічних передач і складного програмного забезпечення.

Неважко здогадатися, чому біоміметичний підхід є кращим: у комах було кілька сотень мільйонів років, щоб опрацювати всі рухи, що й інші способи, з допомогою яких ми з’ясували, як змусити роботів літати самостійно (а саме: системи на основі пропелерів), масштабуються до малих розмірів не дуже добре. Але є інший спосіб літати, і на відміну від крил або аеродинамічних поверхонь, до такого тваринам не вдалося додуматися: электрогидродинамическая тяга, яка не вимагає наявності рухомих частин, тільки електрики.
Маленький ионолет
Електрогідродинамічного (EHD) двигуни, які іноді називаються іонними двигунами, що використовують высокосильное електричне поле для створення плазми іонізованого повітря. Іони (в основному, позитивно заряджені молекули азоту) притягуються до негативно зарядженої решітці і по дорозі потрапляють у нейтральні молекули повітря, надаючи їм імпульс, з якого народжується іонна тяга.
Ионолет размером с монетку летает без крыльев, пропеллеров и движущихся частей гаджеты
Ідея, по суті, не особливо нова: загальне явище відоме вже кілька сотень років, і які час люди думали, що його можна використовувати в пілотованих літаках. Втім, щоб підняти людину, потрібно неймовірно велика структура випромінювачів і колекторних решіток.
У 2003 році на величезному іонному літаку політала миша Орвіл, але крім симпатичних картинок ми не отримали нічого. Технологія не стала практичною.
Перед вами ионокрафт, який в даний час розробляється в Каліфорнійському університеті в Берклі. Він крихітний — всього 2 на 2 сантиметри важить 30 мг і ще 37 мг — гідростабілізатор (хоча енергія подає по дроту). У невеликих масштабах відсутність рухомих частин стає серйозною перевагою, тому що не потрібно турбуватися про те, як масштабувати механічні елементи, такі як трансмісії, нижче точки, коли вони перестануть працювати. З урахуванням вантажу гидростабилизатора ионокрафт міг злітати і зависати при вхідному сигналі 2000 вольт з напругою трохи нижче 0,35 мА.

Магія, чи не так? Ніяких рухомих частин, повна тиша і літальний апарат. Більш масштабні двигуни на EHD можуть бути непрактичними, але зменшення масштабу по суті робить їх краще, так як електростатичні сили не залежать від масштабу. Це означає, що малі двигуни мають краще співвідношення тяги до ваги, а також більш низькі вимоги до напруги. І в невеликих масштабах перевага ионокрафта перед FMAV аналогічних розмірів в тому, що можна розробити контролер з квадротором в якості відправної точки, оскільки ионокрафт використовує чотири подруливающих решітки в аналогічної конфігурації Оскільки у нього немає обертових пропелерів, він не може скористатися перевагами зміни кутового моменту для повороту, однак використовує цікаву схему нишпорення, поки у нього є простір для маневру.
Ионолет размером с монетку летает без крыльев, пропеллеров и движущихся частей гаджеты
Як і з іншими літаючими микроаппаратами, великим питанням буде можливість автономної роботи з корисним навантаженням. На даний момент ионокрафт переносить корисну навантаження більше своєї ваги, але йому потрібно всього сім проводів для харчування, даних і заземлення. Вчені з Берклі вважають автономію досяжною.