Научные специалисты из Университета штата Огайо (США) разработали и успешно испытали новый, более эффективный датчик скорости и направления ветра, предназначенный для использования на бесплотных летательных аппаратах (БПЛА). Об этом сообщает интернет-издание Inceptive Mind. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Ожидается, что спрос на автономные летательные аппараты, которые перевозят людей и грузы, возрастет, что сделает датчики ветра на этих транспортных средствах и в пространстве, где они работают, критически важными для обеспечения безопасного управления многими одновременными взлетами и посадками.
Инженеры из Университета штата Огайо разработали и успешно испытали более эффективный датчик ветра для использования на дронах, воздушных шарах и других автономных летательных аппаратах. Эти датчики ветра, называемые анемометрами, используются для контроля скорости и направления ветра.
Существующие типы современных авиационных анемометров, как правило, редко подходят для небольших летательных аппаратов. В ряду их недостатков – то, что они могут быть дорогими в производстве, потреблять большое количество энергии или иметь высокое аэродинамическое сопротивление. Прибор, разработанный группой исследователей Университета штата Огайо, устраняет эти проблемы: он легкий, хорошо обтекаемый, с низким энергопотреблением и более чувствителен к изменениям давления, чем обычные типы анемометров.
Новое устройство было изготовлено из «умных» материалов, обладающих свойствами, которыми можно управлять, что позволяет им лучше ощущать окружающую среду и реагировать на нее. Разработчики использовали полимер под названием поливинилиденфторид (ПВДФ), который широко используется в архитектурных покрытиях и литий-ионных батареях.
ПВДФ способен быть пьезоэлектрическим, что означает, что он вырабатывает электрическую энергию при воздействии на него давления, и эта энергия может использоваться для питания устройства. Таким образом, измеренное напряжение или изменение емкости куска гибкой пленки из ПВДФ можно соотнести со скоростью ветра.
Датчик из ПВДФ встроен в аэродинамический профиль, похожий на крыло самолета, что снижает аэродинамическое сопротивление. Поскольку этот профиль может свободно вращаться, как флюгер, его можно легко использовать также и для измерения направления ветра.
Исследователи из Огайо провели двухэтапные испытания работоспособности своего прибора. Сначала датчик давления был испытан в герметичной камере для определения его чувствительности. Затем прибор был встроен в аэродинамический профиль и испытан в аэродинамической трубе.
Результаты тестов показали, что датчик очень хорошо измеряет как давление, так и скорость ветра. Небольшой цифровой магнитометрический компас, встроенный в аэродинамический профиль, смог обеспечить точные данные о направлении ветра путем измерения абсолютной ориентации аэродинамического профиля относительно магнитного поля Земли.
По словам Марсело Дапино, соавтора исследования, научно-инженерная группа Университета штата Огайо продолжит работать с ПВДФ и другими передовыми материалами для улучшения сенсорной технологии. Исследователи надеются, что их разработку можно будет использовать и вне сферы авиации, например, для создания более эффективных ветряных турбин.