MIT und die NASA-Ingenieure haben das Design eines völlig neuartigen Flugzeugflügels geteilt. Der radikale Flügel besteht aus Hunderten winziger identischer Teile. Der Flügel kann seine Form ändern, um den Flug des Flugzeugs zu steuern. Die Macher sagen, dass das effiziente Design das Flugzeug ankurbeln kannProduktions-, Flug- und Wartungseffizienz.
Der Flügel wurde in einem NASA-Windkanal getestet. Typische Flügelkonstruktionen haben separate bewegliche Oberflächen wie Querruder, um das Rollen und die Neigung des Flugzeugs zu steuern. Der neue Flügel kann jedoch den gesamten Flügel oder nur Abschnitte bewegen, um eine präzisere Steuerung zu ermöglichenüber Bewegung.
Winzige Teile bilden Metamaterial
Der Flügel besteht sowohl aus steifen als auch aus flexiblen Bauteilen. Jedes einzelne Teil besteht aus einem Polymermaterial, wenn die Teile aus einem offenen Gittergerüst zusammengeschraubt wurden.
Es ist insgesamt viel leichter als typische Flugzeugflügel und daher viel energieeffizienter. Das Flügelforschungsteam beschreibt, wie das Flugzeug aus "Tausenden winziger Dreiecke aus streichholzartigen Streben" besteht, was zu einem Rahmen von hauptsächlich leerem Raum führt.
Unendliche Formmöglichkeiten
Die kombinierten Teile bilden ein „Metamaterial“, das steif wie ein Polymer, aber extrem leicht wie ein Aerogel ist. Traditionelle Flügelkonstruktionen sind ein Kompromiss aus den besten Formen eines Flügels, die für jede unterschiedliche Flugphase vom Start bis zur Kreuzfahrt erforderlich sind.Dieses neue Flügeldesign könnte seine Form ändern, um für jede Flugphase das optimale Design zu erhalten.
Der Flügel würde seine Form entsprechend den unterschiedlichen aerodynamischen Belastungsbedingungen selbst verändern. Der passive selbstbewegende Flügel wird nur durch die sehr sorgfältige Platzierung von Streben mit unterschiedlicher Flexibilität oder Steifigkeit erreicht. Dadurch kann sich der Flügel spezifisch biegenWege nach dem aktuellen Stand: „Wir können Effizienz erzielen, indem wir die Form an die Lasten in verschiedenen Anstellwinkeln anpassen“, sagt Cramer, der Hauptautor des Papiers. „Wir können genau das gleiche Verhalten erzeugen, das Sie würdenaktiv machen, aber wir haben es passiv gemacht. ”
Einfach herzustellen
Während dieser Prototypflügel von Studenten von Hand zusammengebaut wurde, konnten zukünftige Iterationen leicht von einem Schwarm kleiner, einfacher autonomer Montageroboter erstellt werden. Jedes einzelne Stück wird unter Verwendung von Spritzguss und einer komplexen 3D-Form hergestellt.
Jedes Stück ähnelt einem hohlen Würfel aus Streichholzstreben an jeder Kante. Die Herstellung eines Stücks dauert nur 17 Sekunden. „Jetzt haben wir eine Herstellungsmethode“, sagt erfertig, "die Teile sind billig", sagt er. "Wir haben Kisten und Kisten davon, egal."
Das Ergebnis Flügeldesign kann sich auch dramatisch von dem bekannten konischen Hohlrohr entfernen. „Sie können jede gewünschte Geometrie erstellen“, sagt er. „Die Tatsache, dass die meisten Flugzeuge dieselbe Form haben, ist auf Kosten zurückzuführen. Es ist nicht immer die effizienteste Form.”
Ein Papier [ PDF ], der die Entwicklung des Flügels beschreibt, erscheint heute in der Zeitschrift Intelligente Materialien und Strukturen , Co-Autor des Forschungsingenieurs Nicholas Cramer von der NASA Ames in Kalifornien; MIT-Absolvent Kenneth Cheung SM '07 PhD '12, jetzt bei der NASA Ames; Benjamin Jenett, Doktorand am MIT-Zentrum für Bits und Atome, und acht weitere.