A aeronave não tripulada conhecida como drones, usado por amadores, pesquisadores e indústria para obter imagens aéreas e realizar outras tarefas, estão se tornando cada vez mais populares - e menores. Mas essa miniaturização, que produziu drones que cabem na palma da mão de uma pessoa, começou a esbarrar nas leis da física.

As pás giratórias do rotor, como as de um helicóptero, podem ser reduzidas apenas até certo ponto antes que o atrito do ar ultrapasse a força de sustentação, fazendo com que os pequenos motores superaqueçam e falhem. É por isso que engenheiros, em um esforço para desenvolver minúsculos drones que poderiam um dia monitorar os dutos de gás natural em busca de vazamentos ou até mesmo disparar entre as flores para ajudar a polinizar as plantações, estão cada vez mais interessados ​​no vôo das asas batendo de insetos pairando.

A natureza sugeriu o que os cientistas estão começando a entender em teoria:"O bater de asas pode diminuir quase indefinidamente" e ainda produzir força de sustentação suficiente, disse Mark Jankauski, professor assistente do Departamento de Engenharia Mecânica e Industrial da Norm Asbjornson College of Engineering da Montana State University.

Mas criar versões artificiais dos intrincados designs dos insetos é outra questão. Isso ocorre porque a mecânica precisa do bater de asas permanece mal compreendida, de acordo com Jankauski, que se especializou na área.

Agora, apoiado por um subsídio de três anos de $ 370, 000 da National Science Foundation, Jankauski está liderando um projeto para mapear a física do vôo oscilante de novas maneiras, inclusive com modelos analíticos mais eficientes que poderiam simplificar drasticamente o processo de projeto das asas.

“Ainda há muito trabalho a ser feito antes que (asas batendo) sejam uma tecnologia viável para uma aplicação, "Jankauski disse." Este é um ponto de partida. "

Parceiro de Jankauski no projeto, O professor assistente de engenharia mecânica da MSU, Erick Johnson, é especialista em modelos de computador que simulam como estruturas como asas interagem com fluidos, incluindo ar. O comportamento do flexível, bater asas é extremamente complexo, ele disse.

"Meus modelos levam dias ou semanas para rodar" em um computador comum, Disse Johnson. Por comparação, os modelos que os pesquisadores desenvolverem serão "quase instantâneos, " ele disse, acrescentando que "é um campo fascinante para se estar."

Conseguir isso significará encontrar aproximações para as equações complicadas que, de outra forma, seriam analisadas pelos modelos de computador. Fazer isso, Jankauski e Johnson farão medições detalhadas de asas batendo reais.

Em seu laboratório, os pesquisadores têm um dispositivo que pode dobrar precisamente réplicas de asas para criar mapas geométricos detalhados de como as asas respondem a várias forças. Eles também farão experiências com outras plataformas de teste que replicam e medem o vôo dos insetos agitados, de acordo com Jankauski.

No fim, os novos modelos podem permitir que os projetistas considerem milhares de designs de asas possíveis e obtenham um feedback rápido sobre qual serviria melhor para levantar e manobrar pequenos drones. Os modelos também podem ser usados ​​para ajudar a controlar o voo dos drones calculando, por exemplo, o passo de asa necessário ou velocidade de batimento, de acordo com Jankauski.

O projeto também contribuirá para um campo crescente da ciência que explora as características extraordinárias dos aviadores biológicos de forma mais geral. "Há uma riqueza absoluta de conhecimento a ser adquirida sobre o mundo através do estudo dos insetos e como eles interagem com seus ambientes, "Jankauski disse.