Polymer-Membran statt Haut und Muskeln

«Fledermaus-Drohne» setzt auf flexible Flügel

publiziert: Freitag, 25. Mrz 2016 / 23:15 Uhr / aktualisiert: Freitag, 25. Mrz 2016 / 23:33 Uhr
Fledermaus: Flugkünstler als Vorbild.
Fledermaus: Flugkünstler als Vorbild.

Wissenschaftler der University of Southampton haben einen neuen Weg gefunden, wie sich die Manövrierfähigkeit von Drohnen und kleineren Micro Air Vehicles (MAVs) verbessern lässt.

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Hierfür haben sie sich einfach von der Natur inspirieren lassen und den Flug von Fledermäusen studiert. Herausgekommen ist ein völlig neues Konzept für eine flexible Flügelkonstruktion, die anstelle von Haut, Knochen und Muskeln auf eine künstliche Membran setzt. Diese aus Polymer gefertigte Struktur kann mithilfe elektronischer Spannung ihre Form verändern und ermöglicht so im Gegensatz zu festen Flügeln viel schnellere Flugmanöver.

«Wenn es um die Schnelligkeit und Wendigkeit geht, erreicht man mit flexiblen Flügeln eine wesentlich höhere Effizienz als mit starren», zitiert «LiveScience» den verantwortlichen Projektleiter und Deputy Director der Engineering Graduate School an der University of Southampton, Bharathram Ganapathisubramani. Gerade bei kleineren MAVs, die speziell für Rettungsmissionen und Einsätze in schwierigem Gelände enormes Potenzial besitzen würden, sei die Manövrierfähigkeit ein zentraler Aspekt. «Unsere neue Flügelkonstruktion kann ihre Form als Reaktion auf die aktuellen lokalen Gegebenheiten anpassen. Das ist völlig neu und bietet viele Anwendungsmöglichkeiten», so Ganapathisubramani.

Spannung verändert Flügelform

Bis die ersten «Fledermaus-Drohnen» mit beeindruckenden Flugmanövern durch die Lüfte fliegen, wird aber noch etwas Zeit vergehen. Im Moment haben der Forscher und sein Team lediglich einen ersten kleinen Drohnen-Prototyp mit den neuen Flügeln ausgestattet und getestet. Dabei mussten die am Computer entworfenen flexiblen Flügel das Fluggerät beim Flug über Wasser sicher knapp oberhalb der Wasseroberfläche abbremsen und anschliessend darauf landen lassen. «Das erreichen wir, indem sich die Polymer-Membran zwischen den einzelnen Streben des Flügels ausdehnt und wieder zusammenzieht», ergänzt Ganapathisubramani.

Um diesen Effekt der Formveränderung realisieren zu können, greifen die Wissenschaftler auf ein Polymer zurück, das sehr sensibel auf die Zufuhr von elektrischer Spannung reagiert. «Solche Stoffe können im Grunde als eine Art künstliche Muskeln fungieren. Je grösser die Spannung ist, die zugeführt wird, desto grösser die Muskelkontraktion beziehungsweise die Formveränderung der Flügel», erläutert der Projektleiter.

Auch für Flugzeuge interessant

Obwohl die ersten Testläufe durchwegs positiv verlaufen sind, müssen Ganapathisubramani und seine Kollegen noch einiges an Entwicklungsarbeit leisten. «Wir haben die Flügel bis ins kleinste Detail am Computer modelliert und verschiedene Designs im Windkanal getestet. Diese Tests werden uns sicher noch einige Zeit beschäftigen, bis wir die optimale Variante gefunden haben», meint der Experte.

Seinen flexiblen Flügeln spricht er übrigens auch im kommerziellen Flugverkehr grosses Potenzial zu: «Es wäre zwar nicht praktikabel, einen ganzen Flugzeugflügel als Membran zu konstruieren. Wenn unsere Entwicklung aber zum Beispiel nur auf bestimmten Bereichen des Flügels zum Einsatz kommen würde, könnte das eine präzisere Flugkontrolle ermöglichen.»

(arc/pte)

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