Algoritmen verbeteren Quadrotor Drone-prestaties

Wanneer een vliegtuig te veel naar boven buigt, kan de afname van de lift en de toename van de weerstand ervoor zorgen dat het voertuig plotseling keldert. Dit fenomeen, dat bekend staat als een stalletje, heeft ertoe geleid dat veel dronefabrikanten uiterst voorzichtig zijn bij het plannen van de autonome vliegbewegingen van hun voertuigen. Voor verticaal opstijgen en landen (VTOL) tailsitter-drones programmeren de meeste fabrikanten het vliegtuig zo dat het voertuiglichaam zeer langzaam draait wanneer het overgaat van zweven naar voorwaartse vlucht en vice versa.

Onderzoekers hebben een trajectplanner gemaakt die de tijd die VTOL-tailsitter-drones nodig hebben om deze cruciale overgang te maken aanzienlijk verkort. De trajectplanner is ontworpen voor een quadrotor tweedekker tail-sitter die wordt gebruikt om nieuwe ontwerpkenmerken te testen en fundamentele aerodynamica te bestuderen.

VTOL tail-sitters vertrouwen doorgaans op een op heuristische benadering gebaseerde benadering wanneer ze overschakelen tussen hover en voorwaartse vlucht, waarbij ze een zeer langzame maar zeer veilige vooraf bepaalde reeks acties volgen. Daarentegen kan de trajectplanner de optimale volgorde van vliegbewegingen voor deze overgangen vinden die zijn afgestemd op elke situatie. Onderzoekers ontdekten de beschikbaarheid van deze meer wendbare manoeuvres toen ze de unieke interactie tussen het kielzog van de rotors van het voertuig en de aerodynamica van zijn vleugels modelleerden.

Als het voertuig zweeft, zijn de vleugels naar boven gericht en draaien de rotoren er constant boven; om het naar voren te bewegen, zou men de vleugel effectief plat tegen de lucht slepen. In werkelijkheid, omdat de lucht op de vleugel wordt geblazen, ziet het eigenlijk niet veel weerstand. Als gevolg van deze extra downwash van de rotors, kunnen VTOL-sitters een agressievere overgang tussen hover en voorwaartse vlucht aan dan men zou hebben aangenomen.

Door middel van simulatie ontdekten de onderzoekers dat de opname van rotor op interferentie van windzog in de trajectplanner de drone in staat stelde om in half zo veel tijd over te gaan naar hoveren en landen in vergelijking met de conventionele benadering. Het team is van mening dat de trajectplanner de drone uiteindelijk in staat kan stellen om intelligent te schakelen tussen zweven en voorwaarts vliegen terwijl het door dichtbevolkte of stedelijke gebieden navigeert.

De integratie van meer geavanceerde vluchtmodellen in de trajectplanner zal de drone een beter begrip geven van de complexe aerodynamische omgeving terwijl deze beweegt; Als er bijvoorbeeld een gebouw in de weg zou staan, zou het dan logischer zijn om over het gebouw of om het gebouw heen te vliegen?

Zodra de trajectplanner meer simulatieproeven ondergaat, zijn de onderzoekers van plan om de software aan te sluiten op hardwaremodellen om een ​​hoge mate van robuustheid te garanderen voordat ze met vliegtests beginnen. Een snellere, efficiëntere overgang tussen zweefvlucht en voorwaartse vlucht zal het leger uiteindelijk helpen nieuwe voertuigen te ontwikkelen voor inlichtingen-, bewakings- en verkenningsmissies en voor bevoorradingsoperaties vanuit de lucht.