Przekształcanie samolotu

Inżynierowie lotnictwa zawsze szukali inspiracji w naturze. Teraz przyglądają się jeszcze bliżej. Wykorzystując materiały i systemy komputerowe, które automatycznie wykrywają i reagują na swoje środowiska, naukowcy z konsorcjum badawczego w Teksasie, finansowanego przez NASA, budują komponenty do dramatycznie eksperymentalnych samolotów. Nowe samoloty i statki kosmiczne będą mocniejsze i lżejsze; będą również w stanie leczyć uszkodzenia swoich systemów, poprawiać aerodynamikę w zmieniających się warunkach, a nawet zmieniać kształt skrzydeł podczas lotu.

Około 30 naukowców z sześciu uniwersytetów jest finansowanych przez nowy Texas Institute for Intelligent Bio-Nano Materials and Structures for Aerospace Vehicles, z siedzibą w Texas A&M University w College Station. Wyzwanie polega na tym, czy naprawdę możemy naśladować naturę, mówi Satish Nagarajaiah, inżynier budownictwa lądowego Rice University zaangażowany w projekt. Aby stworzyć samolot, który zachowuje się bardziej jak owady i ptaki, naukowcy opracują materiały kompozytowe zawierające cząsteczki organiczne i biologiczne do wykorzystania w materiałach konstrukcyjnych, czujnikach i siłownikach. Takie powierzchnie sterowe, takie jak klapy, które były używane od dziesięcioleci, można by zastąpić skrzydłami, które stale zmieniają się, aby zmaksymalizować aerodynamikę i zużywać mniej paliwa.

Ta historia była częścią naszego wydania z marca 2003 r.

• Zobacz resztę numeru
• Subskrybuj

Na przykład grupa funkcjonalizowanych nanomateriałów instytutu modyfikuje nanorurki węglowe – przypominające rury cząsteczki węgla o niezwykłych właściwościach strukturalnych i elektronicznych – w celu stworzenia powłoki dla zaawansowanych samolotów – mówi kierownik grupy Enrique Barrera, inżynier mechanik z Rice University. Warstwa zewnętrzna będzie wrażliwa na zmiany przepływu powietrza i naprężenia mechaniczne; wykorzysta nanorurki węglowe jako małe siłowniki, aby pomóc maszynom modyfikować ich kształty w odpowiedzi na zmieniające się warunki aerodynamiczne.

Oprócz opracowania materiałów naukowcy z instytutu będą musieli stworzyć zupełnie nowe metody sterowania pojazdami. Dzisiejsi piloci dostosowują położenie takich powierzchni, jak klapy i stery, ale nowe samoloty całkowicie zmienią swój kształt i mogą mieć 100 razy więcej czujników i siłowników, przewiduje David Zimmerman, inżynier mechanik z University of Houston, który kieruje inteligentnymi systemami Instytutu. Grupa. Teoria obsługi, która po prostu nie istnieje dzisiaj, mówi. Dlatego jego grupa opracowuje nowe algorytmy sterowania, które pozwolą samolotowi decydować, jaki kształt przyjąć na podstawie danych z czujników.

Chociaż zbudowanie samolotu zdolnego do zmiany kształtu w odpowiedzi na otoczenie może zająć 15 lat, elementy konstrukcyjne i czujnikowe stworzone przez konsorcjum mogą trafić do statku kosmicznego i Międzynarodowej Stacji Kosmicznej w ciągu zaledwie dwóch do trzech lat, mówi Barrera. . NASA z pewnością włożyła w to wiele wysiłku, mówi Rick Claus, inżynier elektryk z Virginia Polytechnic Institute i były inżynier NASA. Ale wymyślanie ulepszonych materiałów o właściwościach niezbędnych do osiągnięcia celów instytutu, ostrzega, będzie trudną rzeczą.

ukryć