Silendid, roolid, tiibklapid - kõik need asjad, mis hoiavad lennukit sirgjoonelisena või võimaldavad sellel uut rada joonistada - olid ainult ligikaudsed väärtused. Tavaliselt kinnituvad need tükid tiibu ja saba taha ning üles või alla liikudes tekitavad tõmbejõud ja muudavad lennukit suuna või kõrguse muutmiseks.
Pidev, paindlik tiib, mille on ehitanud NASA ja MITi töötajad, California ülikool, Santa Cruz ja mitmed teised ülikoolid, saaksid sama tulemuse tõhusamalt saavutada, vähendades nii kütusekulu kui ka lennukite ehitamise kulusid.
"Üks peamisi punkte on see, et saame sellist lavastust äärmiselt madala hinnaga, " ütleb NASA teadlane Kenneth Cheung, kes on projekti kaasjuht. "Ja see mastaapsuse lubadus on olemas ka seetõttu, et saame kasutada suhteliselt väikeseid ehitusplokke."
Tiib, mida on kirjeldatud ajakirjas Soft Robotics , koosneb väikestest süsinikkiust osadest, mis ristuvad, moodustades elastse ja kerge võre, mis on endiselt jäik kõigis õiges suunas.
Traditsioonilise tiiva tõmbamine tekitab tiiva ümber õhu omamoodi pöörlemisvoolu (rohkem kui on vaja ainult tõstmiseks) ja õhk vibreerib koos nn laperdusrežiimidega, mille kuju, suurus ja sagedus sõltuvad õhu tiheduse kiirusest. käsitöö. Jäik, raske tiib, nagu näiteks alumiiniumist, on 747-l piisavalt tugev, et taluda seda vibratsiooni ja mitte niheneda isegi suurtel kiirustel. See on mudel, milleni on jõudnud lennukid, mis põhinevad aastakümnetel kiirema lennu poole püüdlemisel, ütles Cheung.
Lõpptulemus on see, et kõik lennukis olevad lennukid on õhust liikuvad kujud. Cheung nimetab neid vabavooluks ja tema eesmärk on sobitada igal hetkel lennuki kuju vooluga. Tiibu keeramine võib muuta lennuki kuju sujuvalt, pisut nagu lainet püüdv surfar.
Uue kontseptsiooni aluspõhimõtteks on mitmesuguste pisikeste ja kergete konstruktsioonitükkide kasutamine, mille saab kokku panna lõpmatuseni mitmesugusteks kujunditeks. (Kenneth Cheung / NASA) "Jäigad torupaigad on lihtsalt lahtine lähenemisviis sellele, mis on tegelikult tingimus, mida proovite saavutada, " ütleb ta. "Nii et tõhususe kasv, mis saadakse aerodünaamiliste tingimuste tegeliku sobitamisega, võib olla tõesti märkimisväärne."
Tiiva ehitamine, mis võib kuju muuta, pole uus asi. Tegelikult tegid seda Wrighti vennad - nende lennukid põhinesid elastsel puidul ja lõuendtiival. Veel hiljuti on Airbus katsetanud painduvate 3D-prinditud tiibadega ja FlexSys-nimeline ettevõte avaldas sel kuul video traditsioonilisemast aileronist, mis paindub slaidide asemel.
"See on üsna suur tõhususe parandamine lennukis, " ütleb David Hornick, FlexSysi president ja tegevjuht. Kui hoiate seda morfiteerivat lähenemist, säilitate tegelikult aerodünaamilise kuju tõelise kuju. Aerodünaamiline kuju on endiselt alles, vähendate tõmbejõudu, mis tekiks, kui paneksite sellele hingedega juhtpinna. ”
"Täielikult painduv tiib on natuke keeruline", kuna see sarnaneb vähem traditsiooniliste tiibkujudega, ütles Hornick. "Kuid ausalt öeldes on see, mida nad teevad, üsna tähelepanuväärne."
Ka teised Delfti tehnikaülikooli ja Texase A&Mi teadlased on morfeerivaid tiibasid projekteerinud ja ehitanud, kuid mis NASA tiibas erilist on, on selle sees. Süsinikkiud on kerge, vormitav ja jäik. Kuid see on habras ja vales suunas rõhu korral võib puruneda. Cheung ja tema meeskond töötasid välja väikese, blokeeruva üksuse, mille saab kokku panna, et teha süsinikkiust kolmemõõtmeline võre. Individuaalselt on nad jäigad, kuid tervik on paindlik. See on ka äärmiselt kerge.
"Kui võtate selle ehitusploki strateegia nende kolmemõõtmeliste võrede ehitamiseks süsinikkiust valmistatud osadest, saate midagi, mida saate käsitleda pideva materjalina, " ütleb Cheung. “Saate uskumatult hea esituse. Näitasime tegelikult kõige suuremat jäikust, mida ultrakergete materjalide puhul kunagi näidatud. ”
Kui võre oli ehitatud, jooksis meeskond kerest kere küljest tiivaotsani, mis tasapinna kehas oleva mootori pöörlemisel väänab otsa ja ülejäänud tiib järgneb. Kogu see materjal on kaetud polüimiidiga, mille nimi on Kapton - vask, linditaoline materjal, mida kasutatakse elastsetes trükkplaatides.
Äsja välja töötatud tiivaarhitektuur võib oluliselt hõlbustada tootmisprotsessi ja vähendada tiiva aerodünaamikat täiustades kütusekulu. See põhineb väikeste, kergete alaühikute süsteemil, mille saaks kokku panna väikeste spetsialiseeritud robotite meeskond ja mida saaks lõpuks kasutada kogu lennukikere ehitamiseks. (Kenneth Cheung / NASA) Täiendav eelis on komponentide modulaarsus; peaaegu kogu tiib oli kokku pandud ühesugustest tükkidest, mis tähendab, et neid kasutada soovinud lennufirma võiks ka tootmisprotsessis palju kokku hoida. Neid saab ka eraldi vahetada, mis tähendab odavamat remonti, või muudeks muudeks õhusõidukiteks uueks kujuks.
"Nad on teinud seda, et nad on neid kergeid ja jäikaid struktuure kasutanud viisil, mis muudab kogu konstruktsiooni deformeeritavaks, " ütleb Haydn Wadley, materjaliteaduse ja tehnikateaduste professor, kes töötab deformeeruvate, kuid tugevate kujuvõredega - mälusulamid Virginia ülikoolis. "See on selline asi, võite ette kujutada tuuleturbiini, mis muudab aerodünaamika kuju, et teha kindlaks, kui palju energiat ta tuulest välja imeb."
Uurimisrühm on tiibu juba kaugjuhtimispuldiga lennukile monteerinud ja tulevastel katselendudel on suuremad lennukid - kuni kolmemeetrised tiibuulatused - neile paigaldatud anduritega, et jälgida tiibu ja kui hästi see vastab ümbritsevale õhuvoolule . Lõpuks võib see tehnoloogia ilmneda mehitatud lennukites või isegi kommertslennukites. Kuid isegi taevas ei pruugi olla piir.
„Ootame ka potentsiaalseid kosmoserakendusi. Ilmselgelt, kui kavatsete kosmoselaeva või kosmoses elupaiga ehitada, pole teil selle ehitamiseks tehast, ”ütleb Cheung. "Me teame, et meil on kosmoses kõik need rakendused palju suuremad, kui me käivitada saame, seetõttu peame need üles ehitama."
