論文の概要: Hoverflie: An empirical investigation of rotor shrouds to transform micro air vehicles into multi-modal hovercraft
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.06707v1
- Date: Fri, 07 Aug 2026 02:02:23 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-10 16:21:25.327977
- Title: Hoverflie: An empirical investigation of rotor shrouds to transform micro air vehicles into multi-modal hovercraft
- Title（参考訳）: Hoverflie:小型航空機をマルチモーダルホバークラフトに変えるロータースラウドの実証研究
- Abstract要約: 屋内や建設環境周辺での使用を意図した小型のロータークラフトは、飛行時間が非常に限られている。
本稿では,クラジフリー2.1マイクロエアカーを高効率ホバークラフトや空飛ぶ無人機に改造したカスタムシュラウドシステムの設計と実験特性について述べる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.8907108368038212
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Small rotorcraft intended for use indoors or around the built environment have extremely limited flight duration. This paper presents the design and experimental characterization of a custom shroud system that transforms a Crazyflie 2.1 micro air vehicle into a multi-modal robot capable of operating as a high-efficiency hovercraft or a free-flying drone. A custom experimental platform was developed for precise control of hover height and rotor duty cycle, and automated data logging of lift forces. Parametric testing of duct, intake, and nozzle geometries was performed to investigate the impact of shroud configuration on in-ground-effect and free-flight performance. An empirical model is developed which, unlike typical models for ground effect in rotorcraft, captures the suckdown effect that reduces force at intermediate height. It is shown that, through proper design of the shroud, beneficial ground effects can be increased while diminishing negative effects both close to the ground and in free flight. An optimized configuration exhibited nearly three times higher in-ground-effect force while maintaining comparable out-of-ground-effect aerodynamic thrust, although the added shroud mass reduces free-flight control authority. Lightweight shrouds are manufactured using thin-film thermoformed components, and total single-charge flight time is shown to increase by 60% in-ground-effect while decreasing by only 30% in free-flight as compared to the stock drone. Finally, controlled flight in the air, hovering close to the ground, and hover-to-flight transitions are demonstrated using a simple mode-switching controller, with tracking errors reported to quantify performance. This work provides an experimentally-validated and easily adoptable foundation for future research into lightweight ground-effect vehicles and hybrid drone-hovercraft systems.
- Abstract（参考訳）: 屋内や建設環境周辺での使用を意図した小型のロータークラフトは、飛行時間が非常に限られている。
本稿では,クラジフリー2.1マイクロエアカーを高効率ホバークラフトや空飛ぶ無人機として動作可能なマルチモーダルロボットに変換するカスタムシュラウドシステムの設計と実験特性について述べる。
ホバーの高さとローターのデューティサイクルを正確に制御するカスタムな実験用プラットフォームが開発され、リフトフォースの自動データロギングが開発された。
ダクト, 吸気, ノズルのパラメトリック試験を行い, シュラウド構成が地上効果, 自由飛行性能に及ぼす影響について検討した。
ロータークラフトの地上効果の典型的なモデルとは異なり、中間高さでの力を減らす吸気効果を捕捉する実験モデルが開発された。
シュラウドの適切な設計により、地上と自由飛行の両方において負の効果を減少させながら、有益な地盤効果を増大させることができる。
最適化された構成は地上効果の約3倍の力を示し、地上効果の空気力学的推力を維持したが、シュラウド質量は自由飛行制御の権限を低下させた。
軽量スラウドは薄膜熱成形部品を用いて製造され、単電荷飛行時間は地上効果が60%増加し、飛行時間もストックドローンに比べて30%減少する。
最後に, 制御飛行, 地上近傍のホバリング, ホバリング・ツー・フライング・トランジションを, 単純なモードスイッチング・コントローラを用いて実証した。
この研究は、軽量な地上効果車両とハイブリッドドローンホバークラフトシステムの研究のために、実験的に検証され、容易に採用可能な基盤を提供する。
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