- James Whomsley 測試了環形翼無人機的飛行性能。
- 圓形翼在升力和穩定性方面優於傳統直翼設計。
- Whomsley 經歷多次失敗後成功完成了飛行。
- 實驗顯示環形翼無人機在風中表現出色。
英國 YouTuber James Whomsley 建造並飛行了一架大型無人機，該無人機配備圓形翼，旨在測試這種非常規配置是否能比傳統直翼表現更佳。Whomsley 通過其 ProjectAir 頻道而廣為人知，他在回憶起童年時曾經飛過的環形紙飛機後，花了一個月的時間開發這架飛機。紙飛機給予孩子們很多樂趣，這個想法促使他嘗試更大的項目。這個項目從 12 克的橡皮筋驅動模型開始，發展到一架大型無人機，經歷了幾次墜毀後，最終成功完成了受控飛行。
圓形翼的優勢
圓形翼的飛行表現優於直翼模型。圓形翼利用與傳統翼型相同的廣泛原理產生升力。當環形翼以攻角穿過空氣時，其上表面和下表面之間的壓力差會產生升力。Whomsley 首先建造了一個輕量級的 balsa 原型，配備兩個圓形翼。測試不同配置的結果顯示，最成功的安排是在前方設置一個大型升力環，並在後方設置一個較小的穩定環。他隨後建造了一個具有相同翼面積的傳統模型，以便比較這兩種設計。
每架飛機的重量約為 12 克，並為其橡皮筋電機進行了 150 次的上緊。在風大的環境中，直翼飛機在空中停留了七秒，且受到風的強烈影響。圓形翼版本則飛行了超過 10 秒，飛行距離更遠，並在失去平衡後不斷自行調整。
「這個東西的穩定性真是驚人，」Whomsley 在測試期間表示。受到測試結果的鼓舞，Whomsley 在計算機輔助設計軟件中設計了一個更大的版本。其 balsa 組件經過激光切割並像建築套件一樣組裝。兩個未完成的翼框重量為 4.6 磅（約 2.13 公斤）。Whomsley 還建造了一個長方形的機身，機翼下方有加強的隔板，並用熱收縮薄膜覆蓋完整結構。無動力滑行測試確認了翅膀能夠產生升力，儘管飛機需要額外的鼻重和較高的攻角。
第一次動力嘗試以主翼撞地並導致兩根 balsa 構架斷裂告終。
設計與改進過程
Whomsley 重新使用了存活下來的小型環形翼，降低了電機位置並添加了傳統尾翼。然而，在第二次發射時，飛機再次向下俯衝，摧毀了剩下的 balsa 翼。對於第三個版本，Whomsley 用泡沫和鋁管取代 balsa。更具靈活性的翅膀成功完成了第一次飛行，但在空中時拉伸和變形。因此，增加了一根中央支柱以防止環形翼擴張，而電機則轉移到機身的剛性安裝架上。最終的飛機成功啟航，並在場地周圍飛行了幾分鐘。
Whomsley 表示，它的反應類似於傳統的無人機，但在滾轉軸上表現出更大的穩定性，幫助它應對多風的環境。
當電池開始低電量時，他安全地將飛機降落，結構保持完整。「我認為這證明圓形翼是可行的，」Whomsley 在首次成功飛行後表示。這次實驗並未確立圓形翼在所有情況下優於傳統翼的地位，然而，它展示了一個經過適當加強的環形翼飛機可以產生升力、保持可控性並驚人地適應風的影響。
環形翼無人機的潛力與挑戰
Whomsley 的實驗展示了環形翼無人機的潛在優勢，尤其是在穩定性和適應風的能力方面。這種設計不僅能夠產生升力，還能在多風環境中保持可控性，這對無人機的應用具有重要意義。然而，實驗也指出了設計上的挑戰，例如材料的選擇和結構的強度，這些因素將影響未來的開發和實際應用。