DJI Phantom 3 s osmi vrtulemi: superpočítač NASA odhaluje rezervy konstrukce dronů

Na první pohled představuje kvadrokoptéra tak jednoduchý létající stroj, že je s podivem, proč nevznikla už na počátku éry létajících strojů. Ve skutečnosti ale nemohla, protože její let neumožňují ani tak motory a vrtule, jako spíš pokročilá mikroelektronika a programy. Koncepce je totiž ze své podstaty tak nestabilní, že by se bez neustálé kontroly letu a zásahů do jeho dynamiky neudržela ve vzduchu ani na okamžik.

Podobné je to i s aerodynamikou multikoptér: protože se od těchto strojů neočekávají žádné velké výkony, návrháři na řešení otázky proudění kolem trupu ve většině případů prakticky rezignovali. Není na tom nic divného; stejně tomu bylo i v časech prvních průkopníků létání na strojích těžších než vzduch. Také u tehdejších dvojplošníků ze dřeva a plátna nikdo aerodynamiku moc neřešil, protože úplně stačilo, když stroj se chvíli udržel ve vzduchu.

Jenže každá pionýrská éra jednou skončí - a dříve nebo později to čeká i multikoptéry. Americká kosmická agentura NASA proto použila superpočítač k 3D modelování a vizualizaci proudu vzduchu od vrtulí oblíbeného a všeobecně rozšířeného dronu DJI Phantom 3. Výzkum vedený Seokkwanem Yonem se uskutečnil ve středisku Ames Research Center.

Pokusy ukázaly, že interakce mezi vrtulemi, trupem a prouděním vzduchu za letu představují komplex značně chaotických jevů s mnoha víry a turbulencemi, které zhoršují letové vlastnosti stroje.

Výsledky testů přiměly vědce k zajímavému experimentu: přidali stroji další čtyři motory s vrtulemi. Ukázalo se přitom, že pouhé zvýšení počtu vrtulí na dvojnásobek zdvojnásobí nosnost stroje, přestože spotřeba energie zůstane stejná.

Modelování a pokusy mají přispět ke konstrukci nové generace bezpilotních prostředků, které by měly vyšší nosnost, delší dolet a byly vhodnější pro praktické využití. Výsledky autoři prezentovali na vědecké konferenci Sci-Tech Forum pořádané počátkem letošního roku v American Institute of Aeronautics and Astronautics.

Video 3D simulace najdete pod článkem.

Jan A. Novák