Ingenieros de la Universidad de Manchester han construido y hecho volar el dron cuadricóptero más grande del mundo. El dron, hecho de un material similar al cartón llamado cartón pluma, mide 6,4 m (21 pies) de esquina a esquina y pesa 24,5 kg, 0,5 kg menos que el límite de peso establecido por la Autoridad de Aviación Civil.

El diseño innovador del dron, denominado Giant Foamboard Quadcopter (GFQ), significa que no se parece a ningún otro que exista. Los cuatro brazos están formados por una serie de estructuras de caja hueca y se pueden quitar fácilmente para su transporte. En el momento de escribir este artículo, no hay ningún registro de un cuadricóptero no tripulado (cuatro rotores) especialmente diseñado de cualquier clase de peso que sea más grande que el vehículo de Manchester.

El proyecto comenzó como una iniciativa impulsada por la curiosidad para inspirar la creatividad de los estudiantes en el diseño mediante la utilización de un material alternativo adecuado y de bajo coste para estructuras aeroespaciales ligeras que sea más respetuoso con el medio ambiente que la fibra de carbono habitual.

A diferencia de la fibra de carbono, los materiales laminados de baja densidad pueden ser altamente reciclables o incluso compostables. Los investigadores esperan que esta demostración inspire a la próxima generación de diseñadores a pensar en la sostenibilidad desde una perspectiva completamente nueva.

Dan Koning, ingeniero investigador de la Universidad de Manchester, que dirigió el diseño y la construcción del vehículo, dijo: “El foamboard es un material interesante para trabajar; si se utiliza de la manera correcta, podemos crear estructuras aeroespaciales complejas en las que cada componente está diseñado”. ser tan fuerte como sea necesario; aquí no hay lugar para una ingeniería excesiva.

“Gracias a esta disciplina de diseño y después de una extensa investigación de antecedentes, podemos decir con confianza que hemos construido el dron cuadricóptero más grande del mundo”.

Si bien este dron se desarrolló únicamente como un ejercicio de prueba de concepto, futuras iteraciones de este tipo de vehículo podrían diseñarse para transportar grandes cargas útiles en distancias cortas o usarse como una “nave nodriza” de drones en experimentos de acoplamiento aire-aire.

El cuadricóptero se construyó a partir de láminas de cartón pluma de 5 mm de espesor, que tiene un núcleo de espuma y una cubierta de papel. Las láminas se cortaron con láser a medida y se ensamblaron en la estructura 3D a mano utilizando únicamente pegamento termofusible.

Josh Bixler, YouTuber e innovador en aviación a control remoto es el presidente de Flite Test, la empresa que fabrica el cartón pluma utilizado en el GFQ.

Al comentar sobre el trabajo, Josh dijo: “Muchas veces los aviones con características avanzadas están hechos de materiales costosos y realmente creemos que no tienen por qué serlo. Ver a los ingenieros superar los límites de una manera tan accesible pero extravagante fue inspirador y demostró que realmente estaban pensando fuera de la caja”.

GFQ funciona con cuatro motores eléctricos que funcionan con una batería de 50 voltios. También cuenta con un sistema de control de vuelo a bordo y puede volar de forma autónoma.

El primer vuelo tuvo lugar el 5 de julio de 2023 dentro del hangar principal del Centro Aeroespacial de Snowdonia durante la Semana del Taller de Colaboración CASCADE, donde equipos de varias universidades de todo el Reino Unido se reúnen para demostrar su última tecnología de investigación y generar ideas sobre innovación.

Kieran Wood, profesor de sistemas aeroespaciales de la Universidad de Manchester, que pilotó el vehículo, dijo: “Los primeros momentos del vuelo son el punto decisivo para este tipo de drones multihelicópteros. Hay cientos de cosas “Hay que hacerlo bien. Si todo ha sido diseñado y construido bien, esperamos tener éxito, pero cualquier problema se hará muy evidente en un rápido desmontaje no programado en el primer despegue.”

El proyecto se basa en el éxito anterior de un avión de cartón pluma de ala fija igualmente grande en 2022. Después de esto, se creó una sociedad de estudiantes en la Universidad específicamente para centrarse en el desarrollo de vehículos aéreos no tripulados (UAV) de cartón pluma livianos y de gran escala.

Durante el último año, un equipo de estudiantes universitarios ayudó a construir y probar varios subcomponentes críticos de la estructura.

Bill Crowther, profesor de ingeniería aeroespacial de la Universidad de Manchester, afirmó: “Trabajar con paneles de espuma proporciona una oportunidad de aprendizaje única para que los estudiantes experimenten con diseños estructurales innovadores. Aunque el material es resistente para su peso, requiere importantes habilidades de ingeniería para explotarlo”. su potencial estructural. En última instancia, con este diseño estás sosteniendo 25 kg de avión con solo unos pocos trozos de papel estratégicamente colocados: ese es el arte de lo posible”.

El equipo ahora busca optimizar aún más el diseño del Giant Foamboard Quadcopter.

Dan Koning añadió: “Las lecciones que hemos aprendido de este vehículo pionero deberían ayudarnos a añadir unos cuantos metros más al siguiente. Pero para crecer un 50% más, hay que volverse 100% más inteligente”.

Fuente: techxplore.com