Fliegende Mikroroboter fliegen effektiver als Fliegen

31. August 2015, 20:38 Uhr
Drosophila
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Bislang galt es unter Ingenieuren wie Biologen als ausgemacht, dass Mikroroboter, die wie Flugzeuge oder Hubschrauber fliegen, dazu mehr Energie benötigen als Mikroroboter, die eine ähnliche Flugtechnik wie normale Fliegen aufweisen. Eine neue Studie zeigt aber, dass das nicht stimmt.

In dieser Studie wird demonstriert, dass ein einer Fliege nachempfundener Flügel, der sich wie bei einem Hubschrauber dreht, den selben Auftrieb erzeugt, wie ein schlagender Flügel. Das Verblüffende dabei ist aber, dass dazu nur die Hälfte der Energie des biologischen Vorbilds benötigt wird. Dieses Ergebnis dürfte die Grundlage für besonders energiesparende Neuentwicklungen kleiner Flugroboter bilden. Mikroflugroboter sind für viele Zwecke interessant, denn wenn sie ähnlich energieeffizient wie Fliegen wären, könnte man sie sehr gut für Rettungsmissionen in eingestürzten Bauwerken optimieren und sie selbstverständlich auch für die Spionage einsetzen.

Der niederländische Flugzeug-Ingenieur David Lentink (Universität Wageningen, Niederlande) hat zusammen mit dem Biologen Michael Dickinson (Caltech, USA) eine große Roboterfliege konstruiert, die in einem Ölbad untersucht wurde. Dabei konnte die Frage geklärt werden, ob das Flügelschlagen oder die Hubschrauber-Rotation die effektivere Flugtechnik ist. Zu ihrer Überraschung hatte die Rotation der gleichen Flügel gegenüber dem Schlagen einen doppelt so hohen Wirkungsgrad. Da beim Flügelschlagen Luft abwärts und aufwärts beschleunigt wird, geht dabei ein großer Teil der Energie ohne entsprechenden Auftrieb verloren. Außerdem konnte geklärt werden, warum sowohl das Schlagen als auch das Rotieren der Flügel einen etwa doppelt so hohen Auftrieb generiert, wie es theoretisch durch deren Aerodynamik zu erwarten wäre: Es bilden sich stabile, tornadoartige kleine Strudel parallel zur Vorderkante des Flügels. Dadurch wird der Luftdruck über dem Flügel reduziert, was den Auftrieb steigert.

Bild: Pisturius
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