Введение

Переменная химическая мышца (RCM) — это механизм, использующий высокую плотность энергии химических реакций. Это регенеративное устройство, преобразующее химическую энергию в движение посредством прямой химической реакции без горения.

Функция

RCM способен генерировать автономное взмахивание крыльев за счет химической энергии. Он также может использоваться для обеспечения небольшого количества электроэнергии бортовых систем управления. Кроме того, он способствует увеличению разностной подъемной силы на крыльях для выполнения крена, тангажа и, следовательно, управляемого полета. Технология RCM особенно полезна при создании микровоздушных аппаратов, имитирующих насекомых. Первое поколение RCM было крупным и имело частоту колебаний около 10 Гц. Последующие поколения были значительно меньше и легче. Частота возвратно-поступательного движения RCM этого поколения достигала 60 Гц. Возвратно-поступательный химический "мускул" был изобретен профессором Робертом С. Микельсоном из Исследовательского института Технологического университета Джорджии и был реализован до четвертого поколения Нино Амареной из лабораторий ETS.

Механизм

Взаимный химический мускул использует различные монопропелленты в присутствии специфических катализаторов для создания газа из жидкости без горения. Этот газ используется для приведения в движение возвратно-поступающихся встречных цилиндров (в устройстве четвертого поколения) для создания достаточного хода (выброса) с достаточной силой и частотой, позволяющей осуществлять машущий полет. По состоянию на 2004 год, в лаборатории Исследовательского института Georgia Tech было продемонстрировано, что RCM способен достигать достаточного хода, силы и частоты для работы 50-граммового энтомоптера при использовании высококонцентрированной (> 90%) перекиси водорода в присутствии запатентованного катализатора, разработанного лабораториями ETS.

Особое применение

Перемещающаяся химическая мышца была разработана в качестве приводного механизма для машущих крыльев энтомоптера. РСМ многократно использует энергию, прежде чем рассеять её в окружающей среде. Сначала она преобразует преимущественно тепловую энергию в движение крыльев энтомоптера. Затем тепло используется для термоэлектрической генерации, поддерживающей работу вспомогательных систем. Отработившие газы от химического разложения топлива затем используются для создания частотно-модулированного непрерывного акустического сигнала, нечувствительного к эффекту Доплера (применяемого для обхода препятствий). Далее отработавшие газы пропускаются через эжектор для захвата внешних атмосферных газов, что увеличивает массовый расход и снижает температуру отработавших газов, позволяя использовать компоненты, работающие при более низких температурах. Часть отработавших газов направляется в газовые подшипники для вращающихся и линейно перемещающихся компонентов. Наконец, оставшиеся отработавшие газы направляются в крылья, где используются для увеличения подъемной силы за счет управления циркуляцией (эффект Коанды). Любые оставшиеся газы могут быть использованы для создания векторной тяги, но при правильном проектировании газового баланса не должно быть избыточного газа за пределами точек управления циркуляцией. Конструктивные особенности РСМ оптимизированы для энтомоптера с целью экономии энергии.

Патенты

Патент США № 6 446 909, 10 сентября 2002 г., «Возвратно-поступательный химический мускул (RCM) и способ его применения».