Gli ingegneri hanno progettato e testato con successo un sensore del vento più efficiente da utilizzare su droni, palloni e altri velivoli autonomi.

Questi sensori del vento, chiamati anemometri, vengono utilizzati per monitorare la velocità e la direzione del vento. Con l'aumento della domanda di velivoli autonomi, secondo i ricercatori sono necessari migliori sensori del vento per rendere più facile per questi veicoli rilevare i cambiamenti meteorologici ed eseguire decolli e atterraggi più sicuri.

Tali miglioramenti potrebbero migliorare il modo in cui le persone utilizzano lo spazio aereo locale, sia attraverso droni che consegnano pacchi o passeggeri che un giorno volano su aerei senza pilota, ha affermato Marcelo Dapino, coautore dello studio e professore di ingegneria meccanica e aerospaziale presso la Ohio State University. .

"La nostra capacità di utilizzare lo spazio aereo per spostare o trasportare oggetti in modo efficiente ha enormi implicazioni per la società", ha affermato Dapino. "Ma per azionare questi oggetti volanti, devono essere disponibili misurazioni del vento precise in tempo reale, indipendentemente dal fatto che il veicolo sia con o senza equipaggio". Oltre ad aiutare gli oggetti aerei ad attraversare lunghe distanze, misurazioni accurate del vento sono importanti anche per la previsione energetica e l'ottimizzazione delle prestazioni delle turbine eoliche, ha affermato.

La loro ricerca è stata pubblicata sulla rivista Frontiers in Materials .

Gli anemometri convenzionali variano nel modo in cui raccolgono i loro dati, ma tutti hanno dei limiti, ha affermato Dapino. Poiché gli anemometri possono essere costosi da realizzare, consumare elevate quantità di energia e avere un'elevata resistenza aerodinamica, il che significa che lo strumento si oppone al movimento dell'aereo nell'aria, molti tipi non sono adatti per piccoli velivoli. Ma l'anemometro del team dell'Ohio State è leggero, a bassa energia, a bassa resistenza e più sensibile ai cambiamenti di pressione rispetto ai tipi convenzionali.

Leon Headings, coautore dello studio e ricercatore associato senior in ingegneria meccanica e aerospaziale presso lo stato dell'Ohio, ha affermato che lo strumento è stato fabbricato con materiali intelligenti, materia con proprietà che possono essere controllate, consentendo loro di percepire e reagire al loro ambiente. Il team ha utilizzato un polimero elettrico chiamato fluoruro di polivinilidene (PVDF). Utilizzato ampiamente nei rivestimenti architettonici e nelle batterie agli ioni di litio, il PVDF può essere piezoelettrico, il che significa che produce energia elettrica quando viene applicata una pressione su di esso. Questa energia può essere utilizzata per alimentare il dispositivo. La tensione misurata o la variazione di capacità di un pezzo di pellicola flessibile in PVDF può essere correlata alla velocità del vento.

Il sensore PVDF è incorporato in un profilo alare, simile all'ala di un aeroplano, che riduce la resistenza aerodinamica. Poiché il profilo alare è libero di ruotare come una banderuola, può essere utilizzato per misurare la direzione del vento.

Ma per testare come se la sarebbe cavata il loro dispositivo una volta sottoposto all'atmosfera terrestre, i ricercatori hanno progettato un esperimento su due fronti. Innanzitutto, il sensore di pressione è stato testato in una camera sigillata per determinarne la sensibilità. Quindi, il sensore è stato incorporato in un profilo aerodinamico e testato in una galleria del vento. I risultati hanno mostrato che il sensore misura molto bene sia la pressione che la velocità del vento. Una piccola bussola magnetometro digitale integrata nel profilo alare fornisce dati precisi sulla direzione del vento misurando l'orientamento assoluto del profilo alare rispetto al campo magnetico terrestre.

Ma sono necessarie ulteriori ricerche per spostare il concetto di sensore del vento da un ambiente di ricerca controllato ad applicazioni commerciali. Mentre il suo team continua a lavorare con il PVDF e altri materiali avanzati per migliorare la tecnologia dei sensori, Dapino spera che il loro lavoro porterà alla fine a una tecnologia che può essere utilizzata al di fuori degli aerei, come le turbine eoliche per un'energia pulita, efficiente e prontamente disponibile per il pubblico.

"Si tratta di materiali molto avanzati e possono essere utilizzati in molte applicazioni", ha affermato Dapino. "Vorremmo basarci su queste applicazioni per portare a casa la generazione compatta di energia eolica". + Esplora ulteriormente

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