R:981004/0238Z @:NL3DAV.ZH.NLD.EU #:8737 [Leiderdorp] FBB7.00f $:64358_NL3DRN
R:981003/0453Z @:NL3ZMR.ZH.NLD.EU #:16473 [Zoetermeer] FBB7.00g $:64358_NL3DRN
R:981002/2211Z @:NL3LDM.ZH.NLD.EU #:8480 [Leidschendam] FBB7.00f $:64358_NL3DRN
R:981002/0657Z @:NL3RTD.ZH.NLD.EU #:10376 [Rotterdam-Noord] $:64358_NL3DRN
R:980930/2324Z @:NL3DRN.NBW.NLD.EU #:64358 [Drunen] FBB7.00g $:64358_NL3DRN

From: NL1LSD@NL3DRN.NBW.NLD.EU
To  : TECHN@NLD


 Tijd: 23:55 Datum: 30-09-98  ÛÛ     ÛÛ ßßß ÛÛ ßßÛ  ämail: nl1lsd@hetnet.nl
ÚÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÛÛÍÍÍÍÍßßßßßÛÍÛÛÍÍÍÛÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍ¿ 
³                             Ûßßßßß Ûßßßßß Ûßßßßß                           ³
                              ß      ß      ß                                
³                             ß      ß      ß                                ³
                              ß      ß      ß                                 


Als geld geen rol speelt

Vijftien centimeter. Nauwelijks groter dan een bierviltje. Gewicht: minder
dan 50 gram. En toch 60 kilometer per uur, 16 minuten lang. Genoeg om rustig
enkele vierkante kilometers omgeving van boven te bekijken. Want dat is de
eerste taak van micro air vehicles (MAVs). Ze worden de vliegende ogen van
de soldaat.

De Weduwe van de nabije toekomst krijgt een automatische piloot en uitgebrei-
de middelen voor elektronisch navigatie, zodat ze zelfstandig een van tevoren
aangegeven route kan vliegen. Voor de besturing heeft ze twee 'elevons'
(combinatie van hoogte- en rolroer).
AeroVironment maakte het schotelvormige vliegtuigje van piepschuim, hier en
daar versterkt met balsahout. Een elektromotor van 7 gram zorgt voor de aan-
drijving. Indrukwekkend is vooral de speciaal ontwikkelde radiobesturing. De
ontvanger, twee servo's en een toerenregelaar voor de motor wegen samen
slechts 2 gram! Het hart van de servo's is een onwaarschijnlijk kleine
Smoovy-elektromotor. Doorsnee 3 millimeter, lengte 1 centimeter, gewicht
0,32 gram. Gemaakt in Zwitserland. Haardunne, om de assen gewikkelde nylon-
draadjes verbinden de servo's met twee roertjes. Er zijn verschillende ver-
sies van de Black Widow, zoals het vliegtuigje wordt genoemd. Sommige hebben
een hoogteroer en een richtingsroer, andere twee 'elevons', gecombineerde
hoogte- en rolroeren. In het laatste geval wordt van richting veranderd door
het vliegtuigje eerst op een kant te rollen (een elevon omhoog, het andere
omlaag) en de neus dan met dezelfde twee roertjes de hoek om te trekken.

Klinkt goed, maar hoe kan een piloot op de grond een 60 km/h snel bierviltje
onder controle houden? Zelfs op korte afstand is de vrijwel geluidloze Zwarte
Weduwe zo goed als onzichtbaar. Het antwoord is een zak-tv. Via een zwartwit-
videocamera en tv-zender aan boord van de Weduwe (samen 5 gram) ziet de
piloot waar hij vliegt. Makkelijk is het zeker niet (de dame is overgevoelig)
maar een ervaren en geoefende piloot houdt haar in de lucht.

Het slagveld is niet de beste plaats voor een potje lekker geconcentreerd
modelvliegen. Daarom eist opdrachtgever DARPA (het Amerikaanse defense
advanced research projects agency) voor maart 2000 een Weduwe die zelfstandig
een reeks van tevoren aangegeven waypoints afvliegt. Ze krijgt daarvoor een
elektronisch kompas (1 gram), een luchtsnelheidsmeter (0,5 gram) en twee
pi‰zo-elektrische gyroscoopjes. AeroVironment begon met 5 gram zware
gyroscopen bedoeld voor modelhelikopters. Wat sloopwerk reduceerde het 
gewicht tot 0,9 gram per stuk. Een eenvoudige stuurautomaat 'voelt' dankzij
de gyroscopen of hij recht vliegt, houdt koers op het kompas en berekent zijn
positie uitgaande van tijd en gemeten snelheid. Uiteindelijk zal de Weduwe
ook een GPS-ontvanger voor heel nauwkeurige satellietnavigatie krijgen. 

Een model van het grondstation. Via een beeldscherm (uitgevoerd als bril)
kijkt de Weduwe-piloot door de camera van zijn 60 km/h snel vliegende bier-
viltje, dat met het blote oog niet te volgen is. De doos bevat ook het vlieg-
tuigje zelf.

Zelfstandig stuurwerk heeft als bijkomend voordeel dat de frame rate omlaag
kan. Een piloot op de grond moet al gauw 30 videobeelden per seconde zien en
dat vereist nogal wat zendvermogen. De huidige Weduwe heeft een zendbereik
van slechts een kilometer. Toch besteedt ze tussen de 15 en 30 procent van
haar elektrische energie aan tv-uitzendingen. DARPA wil dat de zelfstandige
versie tot op drie kilometer van haar eigenaar kan werken. Daar is ongeveer
negen keer zoveel zendvermogen voor nodig. Meer dan de batterijen kunnen op-
hoesten. Maar voor het verkennen van de omgeving heb je genoeg aan enkele
beelden per seconde, zeker als je zo nu en dan om een hogere frame rate kunt
vragen. Daarmee zakt het vereiste zendvermogen weer tot de oorspronkelijke
waarde. 

Er zijn nog meer problemen. DARPA wil het beeld in kleur, en de lichtste
kleurencamera weegt nog 15 gram. Bovendien heeft kleur hetzelfde nadeel als
een hoge frame rate. Je hebt er een groter zendvermogen voor nodig. Door het
zendvermogen voortdurend aan te passen (de afstand is zelden maximaal), kan
het energieverbruik nog aardig worden gedrukt.

Een van de Black Widow-prototypes. In de schaduw van het kielvlak zie je een
'Smoovy'-elektromotor (3 mm dik, 1 cm lang)  met een koperkleurig tandwiel-
kastje, die via een stukje staaldraad het hoogteroer stuurt.
Ook aan vliegtuig en aandrijving valt nog heel wat te sleutelen. Aero-
Vironment koos de schotelvorm om binnen de 15 centimeter-grens zoveel
mogelijk vleugeloppervlak te hebben. Aan windtunnelproeven kwamen de ont-
werpers nog niet toe; het profiel van de vleugel werd met de natte vinger
bepaald. De aandrijving van het prototype is een goedkoop elektromotortje met
de propeller direct op de as. Zeker niet de beste manier om elektrische
energie in stuwkracht om te zetten, want de propeller draait te hard en de
motor te langzaam. Projectleider Matthew Keennon schat dat ze allebei een
rendement van pakweg 40 procent halen, zodat in totaal 84 procent van de
elektrische energie verloren gaat. Een tandwielkastje tussen propeller en
motor kan ze beide op hun beste toerental laten werken. Dan neemt het verlies
af tot 64 procent. De rest is een kwestie van betere batterijen, of misschien
zelfs een heel ander soort motor.

De huidige elektronica van de Weduwe bestaat uit een ontvanger voor de be-
sturing, een tv-zender, een videocamera op een chip en een processor met twee
'Smoovy'-stuurmotoren. Een derde Smoovy met een propeller op de as dient als
luchtsnelheidsmeter. Hij is geschakeld als generator en levert meer energie
naarmate de vliegsnelheid toeneemt.

De huidige Weduwe heeft speciale lithium-batterijen. Ze wegen 26 gram en
leveren 20 minuten lang ongeveer 1 ampŠre bij 6 volt. Niet slecht, maar ze
kosten dan ook 800 gulden per set. Hun opvolger wordt waarschijnlijk een
kleine brandstofcel, die twee tot drie keer zoveel energie kan leveren. DARPA
betaalde tot nu toe 850.000 dollar voor de ontwikkeling ervan, net zoveel als
voor de Zwarte Weduwe zelf.

Alle verbeteringen bij elkaar kunnen het vliegende bierviltje heel indruk-
wekkende prestaties geven. Maar DARPA's MAV-plannen gaan nog veel verder.
Het MIT (Massachusetts Institute of Technology) kreeg opdracht een straal-
motor ter grootte van een overhemdknoopje te ontwikkelen. De stuwkracht wordt
een gram of 13, het materiaal is silicium. Een 'straalchip', zou je kunnen
zeggen. Compressor en turbine zullen een miljoen omwentelingen per minuut
maken. Als de eerste resultaten goed zijn, mogen de ontwikkeling kosten in
principe oplopen tot twee miljoen dollar.

Hetzelfde geldt voor de ornithopter van SRI International en de universiteit
van Toronto. Net als een vlinder zal dit MAV vliegen door met zijn vleugels
te klapwieken. De aandrijving bestaat uit kunstmatige spieren, gemaakt van
een kunststof die van vorm verandert als op elektroden aan weerskanten een
voltage wordt gezet. Het rendement is hoog, net als de 'spierkracht'; een
prototype trekt 20 keer zijn eigen gewicht. Insecten bewijzen dat een 15
centimeter kleine MAV met klapwieken een veel betere luchtstroom over zijn
vleugels kan maken dan met een propeller. Hoe is nog lang niet duidelijk,
maar als het lukt kunnen kleine vliegende verkenners straks starten en landen
als een vlinder. Het wordt dan mogelijk om langere tijd ongemerkt camera's en
microfoons in de buurt van een tegenstander te plaatsen. Op een boomtak, op
een hoge vensterbank, misschien zelfs in gebouwen en voertuigen...

In totaal wil DARPA voorlopig 35 miljoen dollar uitgeven aan MAVs. Naast een
vliegend bierviltje van piepschuim lijkt het veel geld. Maar de invloed op
het strijdtoneel kan heel groot zijn. En blijken de MAVs straks niet goed
genoeg voor een militaire carriŠre, dan houden we er toch vrijwel zeker heel
mooi speelgoed aan over.
 


 LITERATUUR  Michael A. Dornheim: Tiny drones may be soldier's new tool;
 Aviation Week & Space Technology, J. R. Wilson: Mini-technologies for major
 impact; Aerospace America

      Door: Steven Bolt Laatst bijgewerkt: 29-8-98 http://www.kijk.nl




                                ÚÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ¿
³                               ³(c) Terror 98³                              ³
                                Á             Á                              
³                                                                            ³
ÀÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍ´ NO MORE ÃÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÙ
/ack