Ερευνητές από το MIT και τη NASA ανέπτυξαν ένα ριζικά νέο είδος πτερυγίου αεροπλάνου που αποτελείται από εκατοντάδες μικροσκοπικά πανομοιότυπα κομμάτια. το φτερό μπορεί να αλλάξει σχήμα και θα μπορούσε να αυξήσει την αποτελεσματικότητα της πτήσης, της παραγωγής και της συντήρησης του αεροσκάφους, σύμφωνα με τα νέα του MIT.
Ο σχεδιασμός χρησιμοποιεί ένα μείγμα από άκαμπτα και εύκαμπτα, μικροσκοπικά υποσυστήματα, τα οποία βιδώνονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν ένα ανοιχτό, ελαφρύ και εύκαμπτο πλαίσιο πλέγματος καλυμμένο με ένα λεπτό στρώμα παρόμοιου πολυμερούς υλικού. Αυτό καθιστά δυνατή την παραμόρφωση ολόκληρης της πτέρυγας ή μόνο τμημάτων της.
Το MIT και η NASA αναπτύσσουν εύκαμπτο φτερό αεροπλάνου που αλλάζει σχήμα
εικόνα κεφαλίδας: eli gershenfeld, ερευνητικό κέντρο ames της NASA
παραπάνω: NASA
Η δομή αποτελείται κυρίως από κενό χώρο, σχηματίζοντας ένα μηχανικό «μεταυλικό» που συνδυάζει τη δομική ακαμψία ενός πολυμερούς που μοιάζει με καουτσούκ και την εξαιρετική ελαφρότητα και χαμηλή πυκνότητα ενός αερογέλης. Ενώ έχει την ίδια ακαμψία με το καουτσούκ, το προκύπτον πλέγμα έχει πυκνότητα 5,6 κιλά ανά κυβικό μέτρο σε σύγκριση με το καουτσούκ που έχει πυκνότητα περίπου 1.500 κιλά ανά κυβικό μέτρο.
Ο σχεδιασμός επιτρέπει στο φτερό να αλλάζει σχήμα αυτόματα, προσαρμόζοντας τον εαυτό του σε οποιαδήποτε διαμόρφωση απαιτείται για την τρέχουσα φάση της πτήσης (απογείωση, προσγείωση, διεύθυνση, κ.λπ.). Εξαιτίας αυτού, θα μπορούσε να αποδώσει καλύτερα από τα παραδοσιακά φτερά, τα οποία δεν έχουν σχεδιαστεί για να μεγιστοποιούν την απόδοση σε οποιοδήποτε μέρος μιας πτήσης.
Το MIT και η NASA αναπτύσσουν εύκαμπτο φτερό αεροπλάνου που αλλάζει σχήμα
εικόνα: Kenny Cheung, ερευνητικό κέντρο ames της NASA
Για να δείξουν τη βασική λειτουργία του πτερυγίου, οι ερευνητές δημιούργησαν ένα πρωτότυπο μήκους ενός μέτρου πριν από μερικά χρόνια. η νέα έκδοση είναι περίπου πέντε φορές μεγαλύτερη και συγκρίσιμη σε μέγεθος με το φτερό ενός πραγματικού μονοθέσιου αεροπλάνου και υπόσχεται να επιτρέψει κλιμακούμενα επίπεδα παραγωγής. Ενώ χρειάστηκαν αρκετά λεπτά για να κατασκευαστεί κάθε μέρος της προηγούμενης πτέρυγας χρησιμοποιώντας ένα σύστημα κοπής με υδροβολή, ο νέος δακτύλιος χρησιμοποιεί χύτευση με έγχυση με ρητίνη πολυαιθυλενίου σε ένα πολύπλοκο τρισδιάστατο καλούπι και παράγει κάθε εξάρτημα σε μόλις 17 δευτερόλεπτα.
Το σύστημα είναι επίσης σχεδιασμένο να είναι προγραμματιζόμενο, έτσι ώστε το σχήμα του φτερού να μεταμορφώνεται αυτόματα ανάλογα με την αλλαγή στις συνθήκες αεροδυναμικής φόρτισης, κατά τη διάρκεια διαφορετικών σταδίων πτήσης.
To MIT kai i NASA anaptýssoun εικόνα: eli gershenfeld, ερευνητικό κέντρο ames της NASA
«Η έρευνα δείχνει υπόσχεση για μείωση του κόστους και αύξηση της απόδοσης για μεγάλες, ελαφριές, άκαμπτες κατασκευές», λέει ο Daniel Campbell, ερευνητής δομών στο aurora flight Sciences, μια εταιρεία boeing, που δεν συμμετείχε σε αυτή την έρευνα. «Οι πιο ελπιδοφόρες βραχυπρόθεσμες εφαρμογές είναι δομικές εφαρμογές για αερόπλοια και διαστημικές δομές, όπως κεραίες».
πληροφορίες έργου
ερευνητικοί φορείς: MIT/NASA
πηγή: MIT news
Ποιότητα Ultralight
Η διασφάλιση των ιδιοτήτων ελαφρού βάρους και υψηλής αντοχής των σύνθετων υλικών από ανθρακονήματα είναι δαπανηρή. Ο Cheung και ο Gershenfeld (σελ. 1219, που δημοσιεύτηκε διαδικτυακά στις 15 Αυγούστου, βλ. την Προοπτική των Schaedler et al.) έχουν μαζικά παραγόμενα εξαρτήματα διατομής που μπορούν να συναρμολογηθούν σε ισχυρά, εξαιρετικά ελαφριά πλέγματα. Τα σύνθετα υλικά από ανθρακονήματα κόβονται σε κομμάτια σε σχήμα σταυρού που μπορούν να δοκιμαστούν ανεξάρτητα και να συναρμολογηθούν αξιόπιστα σε άκαμπτα και αναστρέψιμα κυβοκταεδρικά πλέγματα.
Αφηρημένη
Εισάγουμε σύνθετα υλικά που κατασκευάζονται με αναστρέψιμη συναρμολόγηση ενός τρισδιάστατου πλέγματος από σύνθετα σύνθετα πολυμερή ενισχυμένα με ανθρακονήματα μαζικής παραγωγής με ενσωματωμένες μηχανικές συνδέσεις αλληλασφάλισης. Τα προκύπτοντα κυψελωτά σύνθετα υλικά μπορούν να ανταποκριθούν ως ελαστικό στερεό με εξαιρετικά μεγάλο μετρούμενο μέτρο για ένα εξαιρετικά ελαφρύ υλικό (12,3 megapascals σε πυκνότητα 7,2 χιλιοστόγραμμα ανά κυβικό εκατοστό). Αυτά τα υλικά προσφέρουν μια ιεραρχική αποσύνθεση στη μοντελοποίηση, με ιδιότητες όγκου που μπορούν να προβλεφθούν από μετρήσεις εξαρτημάτων και τρόπους παραμόρφωσης που μπορούν να προσδιοριστούν από την τοποθέτηση των τύπων εξαρτημάτων. Επειδή οι τοποθεσίες είναι τοπικά περιορισμένες, οι δομές μπορούν να παραχθούν σε μια σχετική διαδικασία συναρμολόγησης που συνδυάζει επιθυμητά χαρακτηριστικά σύνθετων ινών, κυψελωτών υλικών και κατασκευής προσθέτων.
Χ-48 C με δυο κινητήρες JET με μεγαλύτερη συνολική ισχύ από το προηγούμενο.
Όχι δεν ήταν κατασκευασμένα με αυτήν την τεχνολογία που αναφέραμε γιατί κατασκευάστηκαν παλιότερα το και πέταξαν το 2012. Η σχεδίαση αφορά νέα μεγαλύτερα σε διαστάσεις και όγκο. Ετοιμάζονται για την νέα γενεά αεροσκαφών με χαμηλότερο κόστος που θα έχουν τεράστια μεταφορική ικανότητα. Θα μπορούσαμε να αντιγράψουμε πολλές καινοτομίες και να της εφαρμόσουμε άμεσα με UAV και αεροσκάφη με πιλότο.