Исследователи создают и тестируют новый вид крыла самолета

Разработка нового крылаКонструкция крыла была протестирована в высокоскоростной аэродинамической трубе НАСА в Исследовательском центре Лэнгли.

Новый способ изготовления крыльев самолетов может позволить создать принципиально новые конструкции, такие как эта концепция, которая может оказаться более эффективной в ряде случаев, чем старая модель.

«Вместо того чтобы требовать отдельных подвижных поверхностей, таких как элероны, для управления креном и шагом самолета, как это делают обычные крылья, новая система сборки позволяет изменять все крыло или его части, включая в его структуру смесь жестких и гибких компонентов, — объяснил соавтор Бенджамин Дженетт.

«Крошечные узлы, которые соединяются болтами, образуя открытую, легкую решетчатую конструкцию, затем покрываются тонким слоем полимерного материала, похожего на каркас».

«В результате крыло стало намного легче и, следовательно, более энергоэффективным, чем крыло, выполненное из металла или композитных материалов, в отличие от обычных конструкций».

Поскольку конструкция, состоящая из тысяч крошечных треугольников, состоит в основном из пустого пространства, она образует механический метаматериал, сочетающий в себе жесткость структуры резиноподобного полимера и исключительную легкость и низкую плотность аэрогеля.

«Для каждой из фаз полета нужен свой набор оптимальных параметров крыла, поэтому обычное крыло не оптимизировано для каждой из них и приносит в жертву эффективность», — сказал Дженетт.

Хотя можно было бы включать двигатели и кабели для создания сил, необходимых для деформации крыльев, команда разработала систему, которая автоматически реагирует на изменения в условиях аэродинамической нагрузки, изменяя свою форму — своего рода саморегулирующийся, пассивный процесс, улавливающий изменения ветра.

«Все это достигается путем тщательного проектирования относительного положения стоек с различной степенью гибкости или жесткости, разработанных таким образом, чтобы крыло или его секции сгибались определенным образом в ответ на определенные виды нагрузок».

Несколько лет назад команда продемонстрировала основной принцип, лежащий в основе проекта, создав крыло длиной около метра, сопоставимое по размерам с типичными моделями самолетов с дистанционным управлением. Новая версия, примерно в пять раз длиннее, сопоставима по размерам с крылом настоящего одноместного самолета и может быть легко изготовлена.

В то время как эта версия была собрана вручную командой, процесс легко повторяется группой небольших, простых автономных сборочных роботов.

«Отдельные детали предыдущего крыла были изготовлены с помощью системы водоструйной резки, и каждая деталь выполнялась в течение нескольких минут», — сказал Дженетт.

«Новая система использует литье под давлением с помощью полиэтиленовой смолы в сложной 3D-форме и за 17 секунд производит каждую деталь, что приближает ее к масштабному уровню производства».

Плюсы новой разработки в маленькой плотности материала, при достаточно высокой жесткости, а также в способности принимать любую форму.

«Ты можешь сделать любую форму, какую захочешь. Тот факт, что большинство самолетов имеют одну и ту же форму — по сути, трубку с крыльями — объясняется большими расходами», — сказал Дженетт.

«Это не всегда самая эффективная форма. Но массовые инвестиции в проектирование, оснащение и производственные процессы облегчают работу с давно устаревшими конфигурациями».

Популярные материалы