NASA разработало новые лопасти для марсианских вертолётов с дальностью полёта до 18,7 км
Специалисты NASA разработали новый аэродинамический профиль лопастей, который в будущем может позволить марсианским вертолётам преодолевать до 18,7 километра за один полёт. Это более чем в 26 раз превышает рекорд вертолёта Ingenuity, пролетевшего 704 метра. Разработка получила обозначение roamx-0201 и уже продемонстрировала улучшенные характеристики во время лабораторных испытаний.
Полёты на Марсе значительно сложнее, чем на Земле. Плотность марсианской атмосферы составляет около 1% земной, поэтому для создания достаточной подъёмной силы винты должны вращаться с очень высокой скоростью. У Ingenuity частота вращения превышала 2400 оборотов в минуту, однако дальнейшее повышение скорости ограничивается аэродинамическим сопротивлением.
Новый профиль roamx-0201 отличается от лопастей Ingenuity более тонкой и асимметричной формой с заострённой передней кромкой. Инженеры разработали его с помощью компьютерного моделирования, учитывающего особенности движения воздуха в разреженной атмосфере Марса.
Необычная форма намеренно нарушает плавное течение воздуха возле передней кромки лопасти. Возникающие вихревые структуры помогают создавать подъёмную силу при меньшем сопротивлении. Кроме того, новая геометрия позволяет эффективнее работать на высоких скоростях, когда движение воздуха возле отдельных участков лопасти приближается к скорости звука.
Исследователи сравнили новый профиль с конструкцией Ingenuity при помощи двух независимых методов численного моделирования и испытаний в аэродинамической трубе японского Университета Тохоку. В зависимости от условий аэродинамическое качество roamx-0201 оказалось на 19–43% выше, а максимальная подъёмная сила в расчётах увеличилась примерно на 20%.
Ещё одним преимуществом стала повышенная устойчивость к срыву потока — явлению, при котором подъёмная сила резко уменьшается из-за изменения угла обтекания лопасти. В изученных режимах новый профиль сохранял эффективность в более широком диапазоне углов, что потенциально позволит повысить безопасность полётов.
По расчётам NASA, применение усовершенствованных лопастей может увеличить дальность непрерывного полёта будущих марсианских вертолётов до 18,7 километра даже при наличии научного оборудования на борту. Это откроет возможность исследования удалённых кратеров, скалистых склонов и других труднодоступных участков поверхности.
Новая конструкция разрабатывается для миссий, которые последуют после SkyFall. Эта программа предусматривает отправку трёх вертолётов к Марсу в 2028 году для изучения геологии и поиска подповерхностного водяного льда.