Aileronok, kormánylapátok, szárnyas szárnyak - mindazok a dolgok, amelyek egy síkot egyenesen tartanak, vagy lehetővé teszik, hogy az új útvonalat ábrázolja - csak egy megközelítés volt. Ezek a darabok általában a szárny és a farok hátuljához kapcsolódnak, és amikor felfelé vagy lefelé mozognak, húzást okoznak, és a sík irányát vagy magasságát megváltoztatják.
A NASA és a MIT, a Kaliforniai Egyetem, a Santa Cruz és számos más egyetem munkatársai által épített, folyamatos, rugalmas szárny hatékonyabban érheti el ugyanazt az eredményt, csökkentve mind az üzemanyag-fogyasztást, mind pedig a repülőgépek felépítésének költségeit.
"Az egyik fő szempont, hogy ilyen jellegű előadást rendkívül alacsony költségekkel kaphatunk" - mondta Kenneth Cheung, a NASA tudósa, aki a projekt társvezetője. "És létezik ez a skálázhatóság ígérete abból a tényből, hogy viszonylag kis építőelemeket tudunk használni."
A Soft Robotics folyóiratban leírt szárny kicsi szénszálas részekből áll, amelyek keresztezik egymást, hogy rugalmas, könnyű rácsot képezzenek, amely még mindig merev minden irányba.
A hagyományos szárny meghúzása a szárny körül egyfajta örvénylési áramot indukál (több, mint egyedül az emeléshez szükséges), és a levegő rezeg az úgynevezett csapkodási módokkal, amelyek alakja, mérete és gyakorisága függ a a kézműves. A merev, nehéz szárny, mint például a 747-es alumínium, elég erős ahhoz, hogy ellenálljon ennek a rezgésnek, és ne is vágjon el, még nagy sebességnél sem. Ez egy olyan modell, amelyet a gyorsabb repülést célzó évtizedek alapján elértek a repülőgépek - mondta Cheung.
Az eredmény: repülés közben egy repülőgép körül mozgó, levegőből álló alakok vannak. Cheung hívja őket a szabad áramlásnak, és célja az, hogy a sík alakját bármely pillanatban hozzáigazítsa a patakhoz. A szárny elfordulásával a sík simán megváltoztathatja az alakját, kissé olyan, mint egy hullámot felszívó szörfös.
Az új koncepció alapvető elve apró, könnyű szerkezeti darabok sorozatának használata, amelyeket szinte végtelen sokféle alakba lehet összeállítani. (Kenneth Cheung / NASA) "A merev hangszórók csak egy laza közelítés ahhoz, ami valójában az a körülmény, amelyet meg akar próbálni elérni" - mondja. "Tehát a hatékonyságnövekedés, amelyet akkor kap, ha ténylegesen megegyezik az aerodinamikai feltételekkel, valóban jelentős lehet."
Nem újszerű szárnyat felépíteni, amely megváltoztathatja az alakját. Valójában a Wright Brothers ezt tette - repülőgépük rugalmas fa- és vászonszárnyakon alapult. Az utóbbi időben az Airbus kísérletezett a rugalmas 3D-s nyomtatott szárnyakkal, és a FlexSys nevű vállalat ebben a hónapban közzétette egy videóját egy tradicionálisabb átjáróról, amely a diák helyett hajlik.
"Ez egy nagyon jelentős hatékonyságnövelés egy repülőgépen" - mondta David Hornick, a FlexSys elnöke és vezérigazgatója. „Valójában egy valódi aerodinamikai alakot tart fenn, amikor ezt a morfizáló megközelítést alkalmazzad. A repülőgép alakja továbbra is fennáll, csökkenti annak a húzóerőt, amelyet egy csuklós vezérlőfelület felhelyezése eredményezne. ”
"A teljesen rugalmas szárny kicsit kihívást jelent", mert kevésbé hasonlít a hagyományos szárnyakhoz - mondja Hornick. "De őszintén szólva: nagyon csodálatos az, amit csinálnak."
Más kutatók a Delfti Műszaki Egyetemen és a texasi A&M-nél is tervezték és építették morphing szárnyaikat, ám a NASA szárnyának különlegessége benne van. A szénszál könnyű, formázható és merev. De törékeny és hajlamos a törésre, ha rossz irányba feszítik. Cheung és csapata kifejlesztett egy kicsi, egymásba illeszthető egységet, amely összeilleszthető, hogy háromdimenziós rácsot képezzen a szénszálból. Egyénileg merevek, de az egész rugalmas. Rendkívül könnyű.
"Ha ezt az építőelemet használja annak érdekében, hogy ezeket a háromdimenziós rácsokat szénszálas részekből építse ki, akkor kapsz valamit, amelyet folyamatos anyagként kezelhet" - mondja Cheung. „Hihetetlenül jó teljesítményt kapsz. Valójában a legmagasabb fajlagos merevséget mutattuk meg valaha egy ultra könnyű anyag esetében. ”
Miután a rácsot felépítették, a csapat egy rúdot futtatott a törzsről a szárny hegyéig, amely a motor testében a sík testében elfordítja a csúcsot, és a szárny többi része követi. Az egészet Kapton nevű poliimidbe burkolták, amely egy réz, szalagszerű anyag, amelyet rugalmas áramköri táblákon használnak.
Az újonnan kifejlesztett szárny architektúra jelentősen egyszerűsítheti a gyártási folyamatot és csökkentheti az üzemanyag-fogyasztást, mivel javítja a szárny aerodinamikáját. Ez egy apró, könnyű alegység rendszerén alapszik, amelyet egy kis speciális robotok csapata összeállíthat, és végül felhasználható a teljes repülőgépkeret felépítésére. (Kenneth Cheung / NASA) További előnye az alkatrészek modularitása; majdnem az egész szárnyat azonos darabokból állították össze, ami azt jelentette, hogy egy olyan légitársaság, amely ezeket használni akarta, a gyártási folyamatban is jelentős megtakarítást eredményezhet. Ezeket külön-külön is kicserélhetik, azaz olcsóbb javításokat végezhetnek, vagy más alakzatokba konfigurálhatók más repülőgépekhez.
"Azt csinálták, hogy ezeket a könnyű, merev szerkezeteket oly módon használták, hogy az egész szerkezet deformálódjon" - mondja Haydn Wadley, az anyagtudomány és a műszaki professzor, aki deformálódó, de erős alakú rácsokon dolgozik. memóriaötvözetek a Virginiai Egyetemen. "Ez a fajta dolog, el lehet képzelni egy szélturbinát, amely megváltoztatja a repülőgép alakját annak meghatározása érdekében, hogy mennyi energiát szív ki a szélből."
A kutatócsoport már felszerelte a szárnyat egy távirányító repülőgépen, és a jövőbeli tesztrepülések nagyobb repülőgépekkel - akár három méteres szárnysebességgel - felszerelnek érzékelőket, amelyek rájuk vannak felszerelve, hogy figyelemmel kísérjék a szárnyat, és hogy mennyire felel meg a körülötte lévő légáramnak. . Végül a technológia megjelenhet a személyzettel felszerelt repülőgépekben vagy akár kereskedelmi repülőgépekben is. De még az ég is nem lehet a határ.
„Várakozással tekintünk a potenciális űrtechnikai alkalmazásokkal is. Nyilvánvaló, hogy ha űrhajót vagy élőhelyet fog építeni az űrben, akkor nincs ott gyára, amely építené ”- mondja Cheung. "Tudjuk, hogy mindezen alkalmazások az űrben sokkal nagyobbak, mint amennyit el tudunk indítani, ezért ki kell építeni őket."
