Елерони, кормила, крила на крилете - всички онези неща, които поддържат самолет направо или му позволяват да очертае нов курс - са били само приближение. Обикновено тези парчета се прикрепят към гърба на крилото и опашката, а когато се движат нагоре или надолу, създават влачене и причиняват самолета да променя посоките или височината.
Непрекъснато, гъвкаво крило, изградено от НАСА и сътрудници в MIT, Калифорнийския университет, Санта Крус и няколко други университети, биха могли да постигнат същия резултат по-ефективно, като намалят както разхода на гориво, така и разходите за изграждането на самолетите.
„Една от основните точки е, че можем да постигнем подобен вид резултати с изключително ниска цена“, казва Кенет Чеунг, учен от НАСА, който е ко-ръководител на проекта. "И има това обещание за мащабируемост от факта, че можем да използваме сравнително малки строителни блокове."
Крилото, описано в списанието Soft Robotics , е съставено от малки части от въглеродни влакна, които се пресичат, за да образуват гъвкава, лека решетка, която все още е твърда във всички правилни посоки.
Плъзгането на традиционно крило предизвиква един вид въртящ се въздушен ток около крилото (повече, отколкото е необходимо само за повдигане) и този въздух вибрира с така наречените трептения, чиято форма и размер и честота зависят от скоростта на занаята. Едно твърдо и тежко крило като алуминиевото на 747 е достатъчно силно, за да издържи на тази вибрация и да не се откъсне, дори при високи скорости. Това е модел самолети, които са достигнали въз основа на десетилетия, преследващи по-бърз полет, казва Чеунг.
Резултатът е, че около самолета в полет се движат форми, направени от въздух. Cheung ги нарича свободен поток, а целта му е да съответства на формата на равнината във всеки един момент към потока. Обрат в крилото може да накара равнината да променя формата си плавно, малко като сърфист, хващащ вълна.
Основният принцип, който стои зад новата концепция, е използването на масив от малки, леки структурни парчета, които могат да бъдат сглобени в почти безкрайно разнообразие от форми. (Кенет Чеунг / НАСА) „Твърдите елерони са просто слабо приближение на това, което наистина е състоянието, което се опитвате да постигнете“, казва той. „Така че повишената ефективност, която получавате, като всъщност съответства на аеродинамичното състояние, може да бъде наистина значителна.“
Не е ново нещо да се изгради крило, което може да промени формата си. Всъщност Братя Райт го направиха - самолетът им се основаваше на гъвкави дървесни и платни крила. Съвсем наскоро Airbus експериментира с гъвкави 3D отпечатани крила, а компания, наречена FlexSys, публикува видео през този месец на по-традиционен aileron, който се огъва вместо слайдове.
„Това е доста голямо подобрение на ефективността на самолет“, казва Дейвид Хорник, президент и COO на FlexSys. „Вие всъщност поддържате истинска форма на крила, когато правите този морфинг подход. Формата на крилото все още е налице, вие намалявате количеството на влачене, което би било създадено чрез поставяне на шарнирна контролна повърхност върху нея. "
„Напълно гъвкавото крило ще бъде малко предизвикателно“, тъй като е по-малко подобно на традиционните форми на крилото, казва Хорник. „Но съвсем честно казано, това, което правят е доста забележително.“
Други изследователи от Технологичния университет в Делфт и в Тексас A&M също са проектирали и изградили морфинг крила, но това, което е специално за крилото на НАСА, е вътре в него. Въглеродните влакна са леки, леещи се и твърди. Но тя е чуплива и склонна към счупване, когато е стресирана в грешна посока. Cheung и неговият екип разработиха малък, блокиращ блок, който може да бъде сглобен, за да направи триизмерна решетка от въглеродни влакна. Поотделно те са твърди, но цялото е гъвкаво. Освен това е изключително лек.
"Ако вземете тази стратегия за изграждане на блок за изграждане на тези триизмерни решетки от части от въглеродни влакна, получавате нещо, което можете да третирате като непрекъснат материал", казва Чеунг. „Получавате невероятно добро представяне. Всъщност показахме най-високата специфична коравина, показана някога за ултра лек материал. “
След като решетката е построена, екипът прокара пръчка от фюзелажа до върха на крилото, който при завъртане с мотор в тялото на самолета завърта върха, а останалото крило следва. Цялото нещо е обвито в полиимид, наречен Kapton, меден материал, подобен на лента, използван в гъвкави платки.
Новоразработената архитектура на крилото може значително да опрости производствения процес и да намали разхода на гориво чрез подобряване на аеродинамиката на крилото. Той се основава на система от малки и леки субединици, които биха могли да бъдат сглобени от екип от малки специализирани роботи и в крайна сметка могат да бъдат използвани за изграждането на цялата рамка. (Кенет Чеунг / НАСА) Друга полза е модулността на компонентите; почти цялото крило беше сглобено от идентични парчета, което означава, че авиокомпания, която искаше да ги използва, може да спести големи и при производствения процес. Те също могат да бъдат заменени поотделно, което означава по-евтини ремонти или пренастроени в нови форми за други самолети.
"Това, което са направили, е, че са използвали тези леки, твърди конструкции по начин, който прави цялата структура деформируема", казва Хайдн Уедли, професор по материалознание и техника, който работи върху деформируеми, но силни решетки на формата - сплави за памет в Университета на Вирджиния. „Това е нещо, можете да си представите вятърна турбина, която променя формата на самолет, за да определи количеството енергия, което изсмуква от вятъра.“
Изследователският екип вече е монтирал крилото на самолет с дистанционно управление и бъдещите изпитателни полети ще разполагат с по-големи самолети - до триметров размах на крилата - със сензори, монтирани върху тях, за да наблюдават крилото и доколко то съвпада с въздушния поток около него, В крайна сметка технологията може да се появи в пилотирани самолети или дори в търговски самолети. Но дори небето може да не е границата.
„С нетърпение очакваме и потенциални космически приложения. Очевидно е, че ако ще изградите космически кораб или местообитание в космоса, нямате фабрика там, за да го изградите “, казва Чеунг. „Знаем, че имаме всички тези приложения в космоса, които са много по-големи, отколкото можем да стартираме, затова трябва да ги изградим.“
