Como sul-africano, e apesar de ser praticamente o nosso desporto nacional, não sou muito de patriotismo ou orgulho nacional. No entanto, às vezes um compatriota faz algo tão inegavelmente legal que não consigo deixar de sentir um pouco de presunção indireta e imerecida.
O mesmo acontece com a equipe de pai e filho, Mike e Luke Bell, que (mais uma vez) projetaram e construíram o drone quadricóptero mais rápido do mundo. Isso pode não parecer impressionante à primeira vista, mas quando você perceber quanta engenharia foi necessária para manter o título de mais rápido do mundo, acho que você também ficará orgulhoso deles.
Quão rápido eles foram? O drone atingiu 585 quilômetros por hora, o que equivale a 363.502 MPH!
A missão: a velocidade muda tudo
O drone em questão é o Peregreen 3, que é o terceiro design de drone recorde. A dupla dinâmica bateu recordes em 2023 e 2024, mas o último recorde foi superado por um concorrente suíço conhecido como Sammy.
Para recuperar o título, eles teriam que ir mais rápido. No entanto, como os vários registos de velocidade terrestre, marítima e aérea têm demonstrado ao longo dos anos, o progresso abranda até aos limites. Você não pode simplesmente, por exemplo, dobrar sua potência e obter o dobro da velocidade. Quanto mais você empurra, mais a física recua e ter a última palavra em velocidade de quadricóptero não seria rápido nem fácil.
A tentativa bem-sucedida de quebrar o recorde exigiu que Mike e Luke voltassem à prancheta, e o novo design se baseava em três pilares principais. Primeiro, uma nova estrutura totalmente impressa em 3D para substituir a anterior estrutura de fibra de carbono. Em segundo lugar, um sistema de refrigeração a água para lidar com a imensa liberação de energia necessária e, finalmente, a busca pela perfeição aerodinâmica para obter cada grama adicional de velocidade.
Arrastar, dar forma e estabilidade passiva
A centenas de quilômetros por hora, o ar se transforma em uma parede de tijolos se você não tomar cuidado. Neste caso, a busca pela velocidade revelou que a chave para ir mais rápido seria um melhor coeficiente de arrasto, mais do que colocar mais potência na mistura.
O que achei interessante é como a equipe usou uma ferramenta chamada AirShaper isso lhes permitiu simular o fluxo de ar em seus modelos 3D em vez de usar um caro túnel de vento. Este é o tipo de software pelo qual as empresas pagaram milhões no passado, e ainda me surpreende que pessoas comuns agora possam acessar esse poder a partir de um navegador da web.
Mesmo assim, nenhuma simulação é perfeita, e eles fizeram testes práticos com modelos de menor escala com vento real. Como? Montando o modelo em escala em um suporte giratório e colocando-o para fora da janela de um carro em movimento. Se o modelo permanecesse naturalmente estável e apontasse para o vento, eles estavam no caminho certo. Essa “estabilidade passiva” era o que procuravam, independentemente de a forma que lhes deu aquele resultado parecer estranha ou não.
Para reduzir ainda mais o arrasto, a equipe selou a capota, dando ao modelo final um topo liso e fechado. Cada abertura era uma fonte de turbulência, por isso até o layout dos componentes eletrônicos era ditado pelo fluxo de ar.
Poder, adereços e os limites do impulso
Embora a potência por si só não seja suficiente, é um ingrediente necessário aqui. Estamos falando entre 15 e 16 quilowatts de potência a todo vapor. É por isso que as corridas em velocidade máxima são breves. Com torneiras cheias, as baterias ficariam vazias em pouco mais de 20 segundos. De acordo com a equipe, eles têm cerca de 20% de bateria restante quando o Peregreen 3 pousa após uma corrida, o que não é uma grande margem de segurança, de forma alguma.
É uma quantidade de energia quase absurda para algo que cabe em uma mochila. Os motores RCN Power Supernova 3220 do drone giram hélices APC de 7 × 5 polegadas de alta frequência, projetadas para eficiência de impulso em alta velocidade. Escolher o passo errado da hélice pode prejudicar o desempenho; muito íngreme e os motores não conseguem girar rápido o suficiente; muito raso, e o drone fica sem “engrenagem” antes da velocidade terminal.
As pontas desses adereços podem facilmente ultrapassar a velocidade do som, o que causa oscilação e instabilidade. Portanto, errar na inclinação ou se a densidade do ar não estiver correta naquele momento pode levar a uma desmontagem rápida e não programada. Foi exatamente isso que a equipe do Peregreen 3 teve que ignorar durante inúmeros voos de teste.
A alimentação desses motores exigia baterias especiais: pacotes Speedrun Drag Series V4 da SMC, projetados para rajadas de corrente curtas e violentas. Cada pacote fornece uma amperagem enorme por alguns segundos antes que o calor se torne um problema. Falando em calor, cara…
Engenharia Térmica: Dos ESCs Flamejantes ao Resfriamento a Água
Com toda essa potência a bordo, e dada a rapidez e violência com que ela precisa ser liberada para atingir essas velocidades, o calor sempre será um problema.
Embora existam vários locais onde o calor pode se acumular em um drone como este, para o Peregreen 3 os ESC (Controladores Eletrônicos de Velocidade) que convertem a energia da bateria nos pulsos de energia que acionam os motores literalmente pegariam fogo.
Para mantê-los vivos, a equipe desenvolveu um dos sistemas de resfriamento mais incríveis já instalados em um drone. Eles fresaram dissipadores de calor de alumínio, usaram almofadas térmicas para contato direto e, em seguida, colocaram os ESCs em uma câmara de água impressa em resina. Esta é uma das soluções mais legais que já vi em um drone e parece que se baseia diretamente em designs de refrigeração líquida de PC.
Os dutos de ar não eram suficientes porque não era possível fazer com que o volume de ar passasse pelo drone para resfriá-lo de maneira eficaz. Além disso, adicionar aberturas de ventilação piora o problema de arrasto, então o resfriamento a água parece ser a única solução que não é autodestrutiva.
Materiais, fabricação e compensações do mundo real
Essa mudança para a impressão 3D teve uma longa lista de vantagens. A estrutura foi impressa em um compósito de náilon-carbono, e o uso de impressora significou um controle exato da estrutura interna e externa.
Eles imprimiram a estrutura principal em Fibbron PA6 CF, um náilon resistente ao calor com fibras de carbono incorporadas, enquanto inserções estruturais, juntas e componentes de resfriamento vieram de resina e impressões de TPU. Até os dissipadores de calor de alumínio foram fresados internamente em CNC.
Mas houve compensações. Pesando 6 libras, o drone era mais pesado que o ideal e sua resistência de vôo mal chegava a dois minutos sob aceleração normal. O corpo impresso em 3D era resistente, mas não indestrutível, e cada corrida em alta velocidade corria o risco de perda total se algo falhasse.
Ainda assim, a recompensa foi enorme. Depois de incontáveis protótipos, acidentes e reprojetos, a equipe de pai e filho levou o Peregreen 3 para um campo de testes e observou a telemetria subir: 570 km/h, depois 585 km/h, tornando-o (não oficialmente) o quadricóptero mais rápido do mundo.
9/10
- Marca
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DJI
- Câmera
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CMOS de 1/1,3 polegadas, 48 MP
- Aplicativo
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DJI voar
- Velocidade
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16 m/s (modo S)
O DJI Mini 4 Pro faz praticamente tudo o que você deseja de um drone em um pacote incrivelmente compacto, conveniente e altamente funcional. A facilidade de uso e a qualidade da imagem são as melhores da categoria.
