Vridbara vingar gör helikoptern till ett flygplan

Amerikanska flyg- och rymdstyrelsen NASA har konstruerat en elektrisk drönare med tio motorer som byter flygsätt i luften. Vid start och landning har den flygplansliknande drönaren vertikala vingar och en vertikal stjärtfena. Motorerna är monterade på vingparet och stjärtfenan och riktade rakt uppåt. Efter att ha lyft och flugit en bit på helikoptervis vrider Oljade Blixten (Greased Lightning), som farkosten heter, vingarna framåt och flyger som ett flygplan.

-Det är bättre på alla sätt att flyga på vingar än att flyga på rotor om man ska flyga rakt fram. Det går fortare och är energisnålare. Men övergången är inte helt lätt att få till, säger Fredrik Lundell, expert på strömningsmekanik på KTH.

När vingarna vrids framåt går farkosten igenom lägen med mycket begränsad kontrollerbarhet. I och med att vingarna vrids framåt minskar den kontroll man har med motorerna, samtidigt som man inte har uppnått den aerodynamiska kontroll som man har i ett flygplan.

-Det ser ut som de använder olika vinklar på vingar och stjärtfena under övergången. Sedan måste de också utnyttja styrbarheten hos elmotorerna för att kompensera för de dynamiska krafterna på vingen, säger Fredrik Lundell.

Tekniken är inte helt ny, men har hittills inte varit helt framgångsrik. Helikoptertillverkaren Bell och flygplanstillverkaren Boeing konstruerade V-22 Osprey för den amerikanska marinkåren. Tiltrotorplanet, som det kallas, har två jättepropellrar som kan vridas uppåt respektive framåt. Till skillnad från NASA:s drönare är det bara motorerna som vrider sig. V-22 Osprey har haft en del problem: fem haverier med dödsolyckor som följd. De tekniska problemen och höga kostnaderna har gjort att beställningarna dragits ner från 1 000 plan till 350 plan.

NASA:s konstruktion med fler elektriska motorer som sitter både på vingarna och stjärtfenan ger bättre styrbarhet, säger ingenjörerna vid NASA:s forskningscentrum Langley i Hampton, Virginia.

-Alla fyra motorerna på vänster vinge styrs med samma kommando, liksom alla fyra motorerna på höger vinge, och de två på stjärtfenan, säger ”piloten” Zack Johns.

Hittills flygs Oljade Blixten av människor på marken, med datorstödda fjärrkontroller. Steget till att bli helt självflygande är inte så stort, säger Fredrik Lundell:

-Man gör en modell med ekvationer för hur krafterna på motorerna verkar, hur fort den går och hur vingarna står. Det är standard reglerteknik. Det knepiga är att få till en robust konstruktion för de vridbara vingarna och där krafterna bär genom övergången från helikopterläge till flygplansläge.