Army ingin meningkatkan kinerja drone quadrotor
Engineering

Army ingin meningkatkan kinerja drone quadrotor


Kredit: Laboratorium Penelitian Angkatan Darat

Jika pesawat terlalu membelok ke atas, penurunan gaya angkat dan peningkatan gaya hambat dapat menyebabkan kendaraan tiba-tiba jatuh. Dikenal sebagai kios, fenomena ini telah mendorong banyak produsen drone untuk melakukan kesalahan dengan sangat hati-hati ketika mereka merencanakan pergerakan penerbangan otonom kendaraan mereka.

Untuk drone tail-sitter lepas landas dan mendarat secara vertikal, sebagian besar pabrikan memprogram pesawat sedemikian rupa sehingga badan kendaraan berputar sangat lambat setiap kali transisi dari hover ke penerbangan maju dan sebaliknya.

Komando Pengembangan Kemampuan Tempur Angkatan Darat AS, sekarang disebut sebagai DEVCOM, Laboratorium Penelitian Angkatan Darat berkolaborasi dengan para peneliti di Institut Politeknik Rensselaer untuk membuat perencana lintasan yang secara signifikan mempersingkat waktu yang dibutuhkan untuk drone penjaga ekor VTOL untuk melakukan transisi penting ini.

Tim merancang perencana lintasan khusus untuk platform Konfigurasi Riset Umum Angkatan Darat, tail-sitter biplan quadrotor yang digunakan untuk menguji fitur desain baru dan mempelajari aerodinamika dasar.

“Tujuan dari pekerjaan ini adalah untuk menggunakan perencana lintasan berbasis model yang dapat menangkap karakteristik dinamis quadrotor secara memadai sambil mengeksekusi cukup cepat untuk memberikan lintasan dalam penerbangan,” kata Dr. Jean-Paul Reddinger, insinyur kedirgantaraan Angkatan Darat di Vehicle laboratorium. Direktorat Teknologi. “Kami pada dasarnya membangun model kinestetik dari dinamika pesawat itu sendiri yang dapat direferensikan.”

Menurut Reddinger, tail-sitter VTOL biasanya mengandalkan pendekatan berbasis heuristik setiap kali mereka bertransisi antara hover dan forward flight, di mana mereka mengikuti serangkaian tindakan yang telah ditentukan sebelumnya sangat lambat namun sangat aman. Sebaliknya, perencana lintasan dapat menemukan urutan pergerakan penerbangan yang optimal untuk transisi ini yang disesuaikan dengan setiap situasi.

Para peneliti menemukan ketersediaan manuver yang lebih gesit ini ketika mereka memodelkan interaksi unik antara penggerak rotor kendaraan dan aerodinamika sayapnya.

“Jika kendaraan ini melayang, sayapnya mengarah ke atas dan rotor terus berputar di atasnya; jika Anda ingin mulai bergerak maju, Anda akan menyeret sayap ini secara efektif hingga rata di udara,” kata Reddinger. “Anda akan berpikir bahwa ini menyebabkan banyak hambatan, tetapi pada kenyataannya, karena udara yang dihembuskan ke sayap, sebenarnya tidak ada banyak hambatan.”

Sebagai hasil dari downwash ekstra dari rotor ini, tail-sitter VTOL dapat menangani transisi yang lebih agresif antara hover dan penerbangan maju daripada yang diperkirakan, kata Reddinger.

Melalui simulasi, para peneliti menemukan bahwa penggabungan rotor pada gangguan bangun angin ke dalam perencana lintasan memungkinkan CRC untuk bertransisi menjadi melayang dan mendarat dalam waktu setengah dibandingkan dengan pendekatan konvensional.

Tim percaya bahwa perencana lintasan pada akhirnya memungkinkan CRC untuk secara cerdas beralih antara penerbangan melayang dan maju saat menavigasi melintasi area padat atau perkotaan.

“Saat ini, itu pada keadaan di mana Anda memberikan keadaan awal yang Anda inginkan — mungkin Anda memiliki ketinggian atau kecepatan tertentu yang Anda mulai — dan itu akan memplot jalur yang membawa Anda dari keadaan awal ke keadaan yang diinginkan. keadaan akhir seefisien mungkin, “kata Reddinger. “Arah yang kami coba lakukan adalah memasukkan rintangan dan jenis kendala tambahan pada kemampuan manuvernya.”

Reddinger membandingkan perilaku otonom CRC dengan manusia dan bagaimana pengetahuan tentang kemampuan kita memungkinkan kita untuk berpindah secara efisien dari satu lokasi ke lokasi lain.

Demikian pula, penggabungan model penerbangan yang lebih canggih dalam perencana lintasan akan memberikan CRC pemahaman yang lebih baik tentang lingkungan aerodinamis yang kompleks saat ia bergerak.

“Misalnya, jika ada gedung di jalan, apakah lebih masuk akal untuk terbang di atas gedung atau di sekitar gedung?” Reddinger bertanya. “Apakah Anda ingin bertransisi untuk menambah kecepatan dan kemudian beralih kembali atau apakah Anda tetap dalam mode hover? Ada berbagai kemungkinan, dan idenya adalah selalu memilih yang terbaik.”

Setelah perencana lintasan menjalani lebih banyak uji coba simulasi, para peneliti berencana untuk menghubungkan perangkat lunak ke model perangkat keras untuk memastikan tingkat ketahanan yang tinggi sebelum mereka memulai uji terbang.

Reddinger percaya bahwa transisi yang lebih cepat dan lebih efisien antara penerbangan hover dan forward pada akhirnya akan membantu Angkatan Darat mengembangkan kendaraan baru untuk misi intelijen, pengawasan dan pengintaian serta operasi pasokan udara.

“Untuk memanfaatkan kemampuan penerbangan dari munculnya konfigurasi baru, kami membutuhkan pilot otonom yang mampu memanfaatkan kelincahan dan kinerja yang dirancang untuk memungkinkan pesawat ini,” kata Reddinger. “Metode perencanaan lintasan berbasis model ini merupakan langkah ke arah integrasi otonomi tingkat tinggi dengan dinamika platform khusus.”


Drone yang terinspirasi burung raptor dengan morphing sayap dan ekor


Disediakan oleh Laboratorium Riset Angkatan Darat

Kutipan: Army ingin meningkatkan kinerja drone quadrotor (2020, 8 Desember) diakses 8 Desember 2020 dari https://techxplore.com/news/2020-12-army-quadrotor-drone.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten tersebut disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Togel HKG