Un dron con alas que aletean
Un prototipo de dron que imita las maniobras acrobáticas de uno de los pájaros más rápidos del mundo, el vencejo, está siendo desarrollado por un equipo internacional de ingenieros en el último ejemplo de vuelo de inspiración biológica.
El profesor Gih-Keong Lau, ingeniero mecánico asociado, fotografiado con el prototipo de dron. / National Chiao Tung University
El equipo de investigación de Singapur, Australia, China y Taiwán ha diseñado un ornitóptero de 26 gramos que puede volar, lanzarse en picado, planear, frenar y bucear como un vencejo, lo que lo hace más versátil, seguro y silencioso que los actuales aviones teledirigidos de cuatro hélices.
Con un peso equivalente a dos cucharadas de harina, el avión teledirigido ha sido optimizado para volar en entornos caóticos cerca de los seres humanos, con la capacidad de planear, flotar a muy baja potencia y detenerse rápidamente a altas velocidades, evitando las colisiones, cosas que los cuadricópteros no pueden hacer.
El científico investigador de la Universidad Nacional de Singapur, Dr. Yao-Wei Chin, que ha dirigido el proyecto publicado en la revista Science Robotics, dice que el equipo ha diseñado el dron con capacidad de aletear, con un tamaño similar al de un vencejo, o una polilla grande, y que puede realizar algunas maniobras agresivas de vuelo como las aves.
“A diferencia de los cuadricópteros comunes que son bastante intrusivos y poco ágiles, los drones de inspiración biológica podrían utilizarse con mucho éxito en una serie de entornos”, dice el Dr. Chin.
Las aplicaciones de vigilancia son claras, pero como aplicaciones novedosas tendríamos la polinización de granjas verticales interiores sin dañar la vegetación densa, a diferencia de los cuadricópteros de propulsión rotatoria cuyas cuchillas corren el riesgo de destrozar los cultivos.
Debido a su estabilidad en vientos fuertes, el dron ornitóptero también podría utilizarse para ahuyentar a las aves de los aeropuertos, reduciendo el riesgo de que sean absorbidas por los motores a reacción.
Un ingeniero aeroespacial de la Universidad de Australia del Sur (UniSA), el profesor Javaan Chahl, dice que copiar el diseño de las aves, como los vencejos, es solo una estrategia para mejorar el rendimiento de vuelo de los aviones teledirigidos capaces aletear.
“Existen ornitópteros que pueden volar hacia adelante y hacia atrás, así como dar vueltas y planear, pero hasta ahora, no han sido capaces de flotar en el aire o escalar. Hemos superado estos problemas con nuestro prototipo, logrando el mismo empuje generado por una hélice”, dice el Dr. Chahl. “Los tres papeles del aleteo de las alas para la propulsión, la elevación y la resistencia nos permiten replicar los patrones de vuelo de las aves con un simple control de la cola. En esencia, nuestro dron es una combinación de parapente, avión y helicóptero”.
Actualmente no hay ornitópteros comercializados que se utilicen para la vigilancia, pero esto podría cambiar con el último avance, según afirman los investigadores.
Al mejorar el diseño para que los ornitópteros puedan ahora producir suficiente empuje para volar y llevar una cámara y la electrónica que la acompaña, el dron de ala batiente podría utilizarse para la vigilancia de muchedumbres y del tráfico, la recopilación de información y la vigilancia de los bosques y la vida silvestre.
“El peso ligero y el lento batir de las alas del ornitóptero plantean menos peligro para el público que los drones convencionales con hélices en caso de accidente, y si se le da suficiente empuje y potencia podría modificarse para llevar diferentes cargas útiles dependiendo de lo que se necesite”, dice el Dr. Chin.
Un área que requiere más investigación es cómo reaccionarán las aves ante un objeto volador mecánico parecido a ellas en tamaño y forma. Los drones asustan fácilmente a las aves pequeñas y domésticas, pero se sabe que grandes bandadas y aves mucho más grandes atacan a los ornitópteros.
Y aunque el avance bioinspirado es impresionante, estamos muy lejos de replicar el vuelo biológico, dice el Dr. Chin.
“Aunque los ornitópteros son los que más se acercan al vuelo biológico con su propulsión de aleteo, los pájaros e insectos tienen múltiples conjuntos de músculos que les permiten volar increíblemente rápido, doblar sus alas, girar, abrir espacios entre las plumas y ahorrar energía. Su agilidad alar les permite girar su cuerpo en el aire mientras siguen aleteando a diferentes velocidades y ángulos. Los vencejos comunes pueden navegar a una velocidad máxima de 31 metros por segundo, equivalente a 112 kilómetros por hora. A lo sumo, diría que estamos reproduciendo el 10% del vuelo biológico”, dice.
