엔토모프터

엔토모프터는 곤충의 날개 펄럭이는 공기역학으로 비행하는 항공기다. 이 단어는 엔토모( 곤충을 의미함: 곤충학에서와 같이) + 프테론(날개라는 뜻)에서 유래되었다. 엔토모퍼는 날개짓을 통해 날기 위한 어떤 장치보다 넓은 용어인 오리토퍼(Ornithopter)의 일종이다.

지상파 엔토모프터

지상 엔토모프터는 교수님이 개발한 멀티모드(날아다니는/날아다니는) 곤충 같은 로봇이다. 로버트 C. 미켈슨과 조지아 공대(GTRI), 케임브리지대, ETS랩스 등의 디자인 팀.^[1]

지구로 향하는 엔토모터는 15cm에서 18cm의 날개 폭을 가지고 있다. RCM의 앞뒤에 위치한 트윈 윙 세트는 균형 잡힌 공명 펄럭임 기능을 제공하여 양력과 추력뿐만 아니라 완전한 차량 제어를 가능하게 한다. 날개 펄럭임은 35Hz의 일정한 속도로 발생한다. 생물학적으로 영감을 받은 이 공중 로봇은 크기 때문에 마이크로 에어 차량(MAV)으로 분류된다. 임무 탑재량은 약 10그램이며, 총 이륙 중량(GTOW)은 50그램이다. 의도된 용도는 밀폐된 실내 정찰 또는 사람이 접근할 수 없는 좁은 공간에서 작동하기 위한 것이다.

동력원

엔토모프터는 화학 에너지원에서 점화원, 연소원 또는 대기 산소 없이도 자율 날개 박동을 발생시킬 수 있는 왕복 화학 근육(RCM)에 의해 구동되는 한 쌍의 날개에 의해 추진된다. RCM은 또한 직접 변환을 통해 온보드 시스템에 소량의 전력을 공급하며, 나아가 순환 제어(코안다 효과)를 통해 날개에 차동 리프트 향상 기능을 제공하여 피치, 롤링, 요 및 경사를 달성하여 조향 비행에 효과적이다.

또한 RCM 추진 시스템은 혐기성으로, 예를 들어 이산화탄소 화성 대기에서 산화제 없이 작동할 수 있다.

Entomopter는 RCM 내부의 연료 분해로 인한 폐가스 제품에서 생성된 주파수 변조 연속파(FMCW) 음향 전송을 통해 장애물 회피 및 고도 측정을 수행한다. 또한 이 폐가스는 모든 이동 부품의 가스 베어링(건식 윤활)과 안정성 제어 및 항법용 날개의 순환 제어 "블로우"에도 사용된다.

마스 엔토모프터

화성의 대기권에서의 비행은 어렵다. 전통적인 고정 날개를 사용하는 에어리얼 마스 로버트는 희귀한 화성 대기에 높이 머물기 위해 250mph 이상의 속도로 비행해야 할 것이다. 이것은 암석 표면에 착륙하는 것을 거의 불가능하게 만들고, 따라서 샘플 검사/채취를 금지한다. 또한, 고속 비행은 어떤 특정한 지역에 머무르는 시간이 어려울 것이라는 것을 의미한다. 이는 얇은 대기에서 회전한다는 사실에 의해 복합적으로 작용하는 부정적인 특징이다. 반면에 엔토머는 빠르게 펄럭이는 날개(일부적으로는 '선도 가장자리 소용돌이' 현상 때문에)로 비정상적으로 높은 리프트를 얻을 수 있어 동체가 지면에 대해 천천히 움직일 수 있다.^[2][3]

오하이오 항공우주연구소의^[4] 앤서니 콜로자(Antony Coloza)가 이끄는 엔토콥터 팀은 잠재적인 미래의 로봇 화성 임무를 위한 엔토콥터 개념을 연구하기 위해 NASA Institute for Advanced Concepts(NIAC) 기금을 받았다.^[2] 그들은 화성의 비행을 위한 레이놀즈 수가 지구의 10만 피트 (30 km) 이상에서 발견된 것과 동일하다고 지적한다. 이 고도에서는 현재 어떤 규칙성도 없이 날아가는 것은 없다. 그러나 지구 대기권에서 작동하는 작은 엔토모프터의 레이놀즈 수 체제는 희귀한 화성 대기권에서 작동하는 더 큰 버전(1m 날개경간)과 맞먹는다. 또한 화성의 표면 중력은 지구의 37%에 불과하기 때문에 엔토모프터 기반의 화성 비행선은 화성의 늘어난 크기에서도 비례적으로 무게를 줄임으로써 이득을 볼 것이다.^[3][2] 엔토모프터에 본사를 둔 화성 비행사는 화성 지형을 천천히 비행할 뿐만 아니라 착륙, 샘플 채취, 재충전, 통신 등을 할 수 있는 멀티모드 차량으로서의 역할도 약속하고 있다.^[5] 심지어 연료교체, 데이터 다운로드, 샘플 전송 등을 위해 발사대로 복귀할 가능성도 있다.

더 최근에는, 화성에서의 곤충 같은 비행의 개념을 계속 연구하기 위해 NIAC의 새로운 프로젝트인 "마스비"가 수상되었다.^[6]

자금 및 국제 인정

엔토모프터 프로젝트는 1996년부터 조지아 공과대학으로부터 초기 내부 연구 개발(IRAD) 자금을 지원받았고, 국방고등연구계획국 DARPA, 공군연구실(AFRL), NASA 고등개념연구소(NASA Institute for Advanced Concepts)로부터 후속 자금지원을 받았다.^[2] Entomopter와 관련된 노력을 위해, 교수. Michelson은 "세계 어느 교육기관에서나 오는 최고의 멀티미디어 프로젝트"로 국제 쥬리가 수여한 2001년 피렐리상 수상자다. 그는 또한 1000명 이상의 국제 분야에서 최고로 평가된 작품으로 제1회 최고 피렐리상(2만5000유로)을 받았다.

특허

1. 미국 특허 번호 6,082,671번, 2000년 7월 4일, "동일 사용의 출처 및 방법"
2. 미국 특허 제644만6909호, 2002년 9월 10일 "화학근육(RCM) 및 같은 사용법"

참고 항목

• 곤충 비행
• 오르니토프터

참조

선택한 보고서 및 게시물

1. Michelson, R.C., 미니어처 비행 플랫폼에 대한 새로운 접근, 기계 공학 연구소의 절차, Vol. 218 Part G: 항공우주 공학 저널, 2004년 특별 이슈 페이퍼, 페이지 363–373
2. Michelson, R.C., Naqvi, M.A., Beyond Biologically-Inspired Insect Flight, von Karman Institute for Fluid Dynamics RTO/AVT Lecture Series on Low Reynolds Number Aerodynamics on Aircraft Including Applications in Emerging UAV Technology, Brussels Belgium, 24–28 November 2003
3. Colozza, A, Michelson, R.C. 외 연구진, 생체모방학을 이용한 행성 탐사 – 화성 비행을 위한 엔토모프터, 2단계 최종 보고서, NASA Institute for Advanced Concepts Project NAS5-98051, 2002년 10월
4. Michelson, R.C., 생물학적으로 영감을 받은 항공로봇의 스케일링, 제5회 유사성 방법에 관한 국제 워크숍, Statik und Dynamic der Luft und Raumfahrtkonstoltionen, Universitatett Stuttgart, 2002년 11월 5일, 페이지 71 – 78
5. Michelson, R.C., 생체모방 로봇의 신경 기술, ISBN 0-262-01193-X, The MIT Press, 2002년 9월, 페이지 481 – 509 (chapter writer)

외부 링크

• 공식 엔토모프터 웹사이트 - 생물학적으로 영감을 받은 이 공중 로봇은 교수에 의해 고안되고 개발되었다. 지상 정보 및 행성 측량 애플리케이션용 Michelson. (2008년 8월 26일 회수)
• 화성에서의 엔토모프터 비행 애니메이션 - 로버트 C의 영화 대본. 댄 마아스에 의해 애니메이션과 렌더링된 Michelson. (2008년 8월 26일 회수)
• Robert C를 위한 온라인 바이오스케치. Michelson - Entomopter와 일반적으로 항공 로봇공학에 관련된 Michelson의 작업과 많은 외부 연관성을 가지고 있다. (2008년 8월 26일 회수)