Periaatteessa se, miten nelikopteri lentää, tiedetään varsin hyvin: sen vaakatasossa olevat, pyörivät potkurit saavat aikaan nostovoimaa ja puhaltavat ilmaa alaspäin. Mutta miten ilma tarkalleen ottaen liikkuu, on ollut arvoitus.
Nyt Nasan Piilaaksossa sijaitseva tutkimuskeskus, Amesin tutkimuskeskus, on tuottanut tämän simulaation, joka näyttää miten homma oikeasti toimii. Keskuksen tutkijat käyttävät normaalisti supertietokoneita ja ilman virtausanalyysiä lentokoneiden ja muiden ilma-alusten aerodynamiikan määrittelyyn, mutta samat luonnonlait pätevät myös pieneen DJI Phantom 3 -nelikopteriin.
Monien harrastajien suosimaa kopteria on tässä hieman muunneltu, mutta periaate on täsmälleen sama kuin Suomenkin taivaalla viuhuvissa laitteissa.
Erityisen kiinnostavaksi nelikopterin tekee sen ristimäinen muoto: ilma kiertää alas liikkuessaan rungon ja muodostaa varsin monimutkaisen, osin kaoottisen virtauskuvion.
Animaatiossa nelikopteri on ikään kuin lennossa, eli maa tai mikään lähellä oleva pinta ei häiritse ilman virtausta. Ilmavirrat ovat animaatiossa viivoina ja paine-erot näkyvät eri väreinä siten, että keskimääräistä korkeampi paine on punaista ja matalampi sinistä.
Pienen akkukäyttöisen lelun tutkiminen auttaa parantamaan myös isompien nelikopterien ja niiden roottorisysteemien hyötysuhdetta, sillä tutkijat onnistuivat parantamaan roottorien tuottamaa nostovoimaa pienien, simulaation pohjalta tehtyjen muutosten avulla lähes kaksinkertaiseksi.
Samankaltaista virtausdynamiikan simulointia tehdään myös Suomessa mm. CSC Tieteen tietotekniikan keskuksen supertietokoneilla – ja yhä useammin myös kannettavilla tietokoneilla, joiden tehot vastaavat hyvin ammoisia supertietokoneita.
Video: NASA Ames Research Center/NASA Advanced Supercomputing Division/Tim Sandstrom
Samasta aiheesta
