De vliegende kwal: een nieuwe manier om te vliegen

De New Yorkse ornithopter (links) en deDelfly van de TU Delft. Foto AFP/TU Delft

Hij flapt zijn vliesvleugels als een insect, maar maakt een beweging als van een kwal, en zweeft op die manier stabiel in de lucht. Aan een draadje, dat nog wel, want een batterij is nog te zwaar voor het 2,1 gram wegende vliegende robotje van Leif Ristroph en Stephen Childress.

In het vakblad Journal of the Royal Society Interface publiceren de onderzoekers van New York University deze week over hun vuistgrote ‘ornithopter’. Het bijzondere is dat deze ‘vliegende kwal’ twee bewegingen uit de natuur combineert tot een nieuwe, in de natuur nog niet vertoonde, manier om te vliegen.

Het apparaatje bestaat uit een frame van drie haaks op elkaar gemonteerde ringetjes van koolstofvezel. Op één daarvan zijn vier druppelvormige vleugels van mylarvlies gemonteerd. Die worden naar binnen en naar buiten getrokken met hulp van een elektromotortje, een krukas en vier stangen.

De vleugels bewegen paarsgewijs uit fase: als vleugels 1 en 3 naar buiten flappen, worden 2 en 4 naar binnen getrokken. Toch lijkt de algehele beweging nog het meest op de pulserende voorstuwingsbeweging van een kwal, stellen Ristroph en Childress en iedereen die het filmpje ziet geeft hen gelijk.

Het wetenschappelijke nieuws vinden zij zelf dat de vliegbeweging inherent stabiel is: het vliegertje herstelt zich van kantelen zonder dat daar bijsturen aan te pas komt, of passieve stabiliserende vleugelvlakken.

Ook de TU Delft heeft een kleine ornithopter met flappende vliegvleugels in huis: de Delfly, die meer aan een libelle doet denken. „Die vliegt met vier flappende vleugeltjes, maar wordt daarbij gestabiliseerd door een staartvlak”, zegt Guido de Croon van de Delfly-onderzoeksgroep.

Recent presenteerden de Delftenaren een nieuwe versie die stabiel vliegt en obstakels kan ontwijken met hulp van een kleine stereovisie-systeem. „Maar dit is wel een heel leuke en interessante andere aanpak”, zegt De Croon.

Het onderzoek naar kleine, zelfstandige vliegers loopt niet alleen vooruit op lichte, goedkope drones die bijvoorbeeld luchtmonsters nemen of foto’s maken. Het biedt ook inzicht in de aerodynamische verschijnselen die optreden bij de vlucht van insecten.

Ristroph en Childress werken inmiddels aan een iets grotere vliegende robotkwal, die zijn eigen stroomvoorziening wel kan tillen.