Project STELLA sikter mot verdensrekord med ny høyhastighetsdrone.
En gruppe ved NTNU utvikler det de mener kan bli verdens raskeste helelektriske drone. Gjennom Project STELLA bygger teamet en høyhastighets UAV-plattform med mål om hastigheter over 700 km/t, med et planlagt forsøk på en Guinness verdensrekord allerede i sommer.
Prosjektet startet som en spontan idé etter en studentoppgave om propellutforming.
– Det startet ganske impulsivt rett før jul, da jeg skrev en prosjektoppgave om en ny type propell. I drone-miljøet er det en trend å prøve å bygge verdens raskeste drone, sier Marius Johannessen, medgründer og styreleder i Project STELLA.
Kort tid etter tok han kontakt med tidligere NTNU-studenter og alumni med erfaring fra tidligere ingeniørprosjekter.
– Jeg spurte om de ville bygge verdens raskeste drone, og alle sa ja, sier han.
Teamet består av syv medlemmer, hovedsakelig masterstudenter i maskinteknikk, og jobber på en komprimert utviklingsplan på kun seks måneder.
– Vi er alle masterstudenter som er ferdige til sommeren, så tidsrammen er ekstremt ambisiøs, forklarer Johannessen.
Prosjektet er strukturert som en komplett ingeniørprosess: design, simulering, produksjon, testing og til slutt et rekordforsøk.
Den første innendørs testflyvningen er planlagt innen få dager, etterfulgt av mer omfattende utendørstesting i mai. I begynnelsen av juni planlegger teamet det offisielle rekordforsøket ved Oppdal lufthavn, der kontrollert luftrom og egnede rette flyforhold gjør det mulig å gjennomføre ekstremt raske testløp.
Teamet forklarer at det å finne en egnet rett flykorridor er en av de viktigste praktiske utfordringene, siden luftfartøyet krever en lang, uforstyrret strekning med sikkerhetssoner både før og etter rullebanen.
Marius Johannessen, Co-Founder & Chairman Project STELLA. Photo: Lars Bugge Aarset/Fremtidens Industri
I motsetning til mange droneprosjekter som fokuserer på autonomi og programvare, er Project STELLA primært et aerodynamikk- og fremdriftsdrevet ingeniørprosjekt.
– Vi er alle maskiningeniører, så det er aerodynamikk og strukturell design som dominerer arbeidet. Dette er ikke en autonom drone, den flys manuelt med kamerafeed, sier Johannessen.
Martin Jensen, medgründer og ansvarlig for aerodynamikk, legger til:
– Vi presser klassisk aerodynamikk ganske hardt her. Mye av ytelsen handler om svært fin optimalisering av geometri og luftstrøm, heller enn programvare eller autonomi.
Teamet kan vise bilder av den fast stigningspropellen, men den variabelt stigningsbaserte løsningen holdes skjult offentlig. På grunn av dens eksperimentelle natur vil de ikke publisere visuelt materiale som kan avsløre geometri, pitch-konfigurasjon eller virkemåte.
Illustration: Project STELLA
Et av de mest ukonvensjonelle elementene i prosjektet er bruk av 3D-printede høyhastighetspropeller, noe teamet sier har møtt skepsis fra deler av det aeronautiske fagmiljøet.
– Vi har til og med fått tilbakemeldinger fra ingeniører i Tyskland som sa at disse propellene aldri ville fungere fordi de er 3D-printet. Men vi har testet dem, og de fungerer, sier Johannessen.
Teamet har samarbeidet med Formlabs og industripartnere for å teste resinbaserte materialer forsterket for høye belastninger. Designet har en uvanlig høy pitch, som muliggjør høyere teoretisk topphastighet, men også krever betydelig mer effekt ved takeoff.
Ved topp ytelse forventes systemet å trekke opptil 16 kW.
Benjamin Jæger, ansvarlig for design, sier en stor del av arbeidet har vært iterativ geometriutvikling og produksjonsmuligheter:
– Mye av designarbeidet har handlet om å presse former som normalt anses som upraktiske inn i noe som faktisk kan produseres og testes innenfor våre begrensninger.
Martin Jensen , Marius Johannessen and Benjamin Jæger. Photo: Lars Bugge Aarset/Fremtidens Industri
En sentral innovasjon i prosjektet er en adaptiv propellpitch-mekanisme som gjør at bladene kan endre vinkel under flyging uten et eget aktuatorsystem.
– Enkelt sagt styrer vi dronen som normalt, og propellene justerer pitch basert på throttle-input. Det er passivt responsivt, men fortsatt kontrollerbart, forklarer Johannessen.
Mekanismen er utviklet for å gi bedre effektivitet i ulike faser av flygingen, fra takeoff til toppfart.
Norwegian minister of Transport Jon-Ivar Nygard visiting STELLA. Photo: Project STELLA
Den nåværende uoffisielle rekorden for en batteridrevet quadcopter er rundt 660 km/t. Project STELLA hevder simuleringer indikerer potensielle hastigheter over 720 km/t.
Selve rekordflyvningen forventes å vare i under ett minutt.
– Du har bare et veldig kort flyvindu. Det er et rettlinjet løp, og vi må bruke området før og etter rullebanen som buffersoner, sier Johannessen.
Teamet forklarer at flyet går fra en høy-effekt takeoffase til et toppfartsregime der effektbehovet øker betydelig, før batterispenningen begynner å falle under belastning.
STELLA drone with fixed-pitch propeller (public configuration). The propeller has a 6-inch diameter and 24-inch pitch, rotating at up to 24,000 RPM. Photo: Lars Bugge Aarset / Fremtidens Industri
Flere av studentene i Project STELLA har også erfaring og bakgrunn fra dronegruppen Ascend NTNU, en av universitetets ledende studentorganisasjoner innen ingeniørfag.
En viktig samarbeidspartner i prosjektet er NORDSEC-medlem NORBIT, som bidrar med finansiell støtte som direkte muliggjør anskaffelse av kritiske dronekomponenter. NTNU er også en viktig samarbeidspartner i både NORDSEC og Forsvarskonferansen – Nordic Defence and Security Conference, noe som reflekterer sterke koblinger mellom akademia, studentdrevet innovasjon og forsvars- og teknologinæringen.
Selv om prosjektet opprinnelig var ment som et kortvarig studentprosjekt som avsluttes etter rekordforsøket, kan initiativet fortsette i en eller annen form.
– Det er fortsatt usikkert hva som skjer etter sommeren. Det kan avsluttes som planlagt, men det kan også utvikle seg til et forskningsprosjekt eller en spin-off, sier Johannessen.
Teamet vurderer også å integrere prosjektet i bredere studentorganisasjoner som Ascend NTNU.
– Vi har ikke bestemt oss helt. Akkurat nå er vi fokusert på å få dronen i luften og slå rekorden, sier han.
– Hvis prosjektet fortsetter etter det første rekordforsøket, kan et medlemskap i NORDSEC Nordic Defence and Security Cluster være et naturlig neste steg, avslutter Johannessen.