6 Echtzeit-Monitoring von Flügelposition und -torsion Theoretische Grundlage Theoretisch ist ein hoher aerodynamischer Wirkungsgrad nur durch eine aktive Torsion zu erzielen, wobei eine geringe Leistung durch einen Aktuator zugeführt werden muss. Die aufgebrachte Schlagleistung wird mit aktiver Torsion sehr effizient in Schubleistung umgesetzt. Der aerodynamische Wirkungsgrad ist das Verhältnis von erzielter Schubleistung zu aufgebrachter Schlag- und Drehleistung. Wissenschaftliche Begleitung Untersucht und gemessen wurde SmartBird in seiner Entwicklung nach dem Vorbild des französischen Physiologen Étienne-Jules Marey (1830 –1904). Er ließ Vögel in einem Rundlauf fliegen und untersuchte ihren Flug. Für die Bestimmung des elektromechanischen Wirkungsgrads wurde eigens ein Versuchsgerät entwickelt, ein sogenanntes Bremsdynamometer. Wirkungsgrade als Maß für die Effizienz SmartBird und seine Vorgängermodelle haben elektromechanische Wirkungsgrade bis etwa 45% gezeigt. Bei Messungen im Rundlauf sind für den aerodynamischen Wirkungsgrad Werte bis zu 80% ermittelt worden. Der Gesamtwirkungsgrad wird gebildet aus dem Produkt der beiden Teilwirkungsgrade. Da der aerodynamische Wirkungsgrad zwar berechenbar, aber nicht direkt messbar ist, ergibt er sich aus den Resultaten der Messung des Gesamtwirkungsgrades und des elektromechanischen Wirkungsgrades. Zur Ermittlung des elektromechanischen Wirkungsgrades liefert das Bremsdynamometer über die Messung von Drehmoment und Winkelgeschwindigkeit fortlaufend die verfügbare Leistung, die beim Flug abgegeben wird. Hierfür wird die Hubbewegung des Schlagantriebs auf eine Welle übertragen, die von einer Bremsbacke belastet wird. Ein Kraftsensor hält dabei den Hebelarm der Bremse. Ein Winkelsensor misst die Drehung der Welle. Drehmoment und Winkelgeschwindigkeit liefern die mechanische Leistung. Im Verhältnis zur eingespeisten elektrischen Leistung ergibt sich der elektromechanische Wirkungsgrad. Strömung optimal nutzen Vor- und Auftrieb werden ausschließlich durch das Schlagen der Flügel erzeugt und benötigen rund 25 Watt Leistung. Dies bei einem Gesamtgewicht von ca. 400 Gramm und einer Flügelspannweite von zwei Metern. So ist SmartBird ein hervorragendes Beispiel für die Funktionsintegration, für den ressourceneffizienten extremen Leichtbau und zugleich ein Beispiel, wie Strömungsphänomene in Luft optimal ausgenutzt werden können. Die Steuerung des Ablaufs von Flügelschlag und Verdrehung erfolgt im Takt weniger Millisekunden und bewirkt optimale Strömungsverhältnisse der Luft am Flügel. Das Flugmodell SmartBird kommt in der Außenhülle ohne rotierende Teile aus und ist somit nicht verletzungsgefährdend.
RkJQdWJsaXNoZXIy NzczNDE0