Aileronit, peräsimet, siipikannat - kaikki ne asiat, jotka pitävät koneen suorassa liikkeessä tai sallivat sen kartoittaa uutta kurssia - olivat vain arvio. Yleensä nämä kappaleet kiinnittyvät siipien ja pyrstön takaosaan, ja kun ne liikkuvat ylös tai alas, aiheuttavat vedon ja aiheuttavat koneen muuttavan suunnan tai korkeuden.
NASA: n ja MIT: n, Kalifornian yliopiston, Santa Cruzin ja useiden muiden yliopistojen yhteistyössä rakentama jatkuva, joustava siipi voisi saavuttaa saman tuloksen tehokkaammin vähentämällä sekä polttoaineen kulutusta että lentokoneiden rakennuskustannuksia.
"Yksi tärkeimmistä seikoista on, että voimme saada tällaisen esityksen erittäin alhaisilla kustannuksilla", sanoo projektiin osallistuva NASA-tutkija Kenneth Cheung. "Ja siellä on tämä skaalautuvuuden lupaus siitä tosiasiasta, että voimme käyttää suhteellisen pieniä rakennuspalikoita."
Lokissa Soft Robotics kuvattu siipi koostuu pienistä hiilikuitutuotteista, jotka leikkaavat toisiinsa muodostaen joustavan, kevyen hilan, joka on silti jäykkä kaikkiin oikeisiin suuntiin.
Vedä perinteiseen siipiin indusoi eräänlaisen ilman pyörrevirran siipin ympärillä (enemmän kuin tarvitaan pelkästään nostamiseen) ja että ilma värähtelee niin kutsuttujen räpytystilojen kanssa, joiden muoto ja koko ja taajuus riippuvat käsityö. Jäykkä, raskas siipi, kuten alumiinirunko 747: ssä, on riittävän vahva kestämään tätä tärinää eikä leikkaamaan pois, jopa suurilla nopeuksilla. Tämä on lentokoneiden malli, joka perustuu vuosikymmeniin jatkamaan nopeampaa lentoa, Cheung sanoo.
Tulos on, että lentokoneen ympäri kaikki ovat liikkuvia, ilmasta valmistettuja muotoja. Cheung kutsuu heitä vapaaksi virtaksi, ja hänen tavoitteena on sovittaa koneen muoto milloin tahansa virtaan. Siipin kiertyminen voi saada koneen vaihtamaan sujuvasti, aivan kuin aaltoa kiinnittävä surffaaja.
Uuden konseptin perusperiaatteena on käyttää joukko pieniä, kevyitä rakennekappaleita, jotka voidaan koota käytännöllisesti katsoen äärettömään muotoon. (Kenneth Cheung / NASA) "Jäykät putket ovat vain löysä arvio siitä, mikä on todella se ehto, jonka yrität saavuttaa", hän sanoo. "Joten hyötysuhdehyödyt, jotka saat tosiasiallisesti sovittamalla aerodynaamiset olosuhteet, voivat olla todella merkittäviä."
Ei ole uutta rakentaa siipi, joka voi muuttaa muotoa. Itse asiassa Wright-veljet tekivät sen - heidän lentokoneensa perustuivat joustaviin puu- ja kangassiipiin. Viime aikoina Airbus on kokeillut joustavia 3D-painettuja siipiä, ja FlexSys-niminen yritys julkaisi tässä kuussa videon perinteisemmästä sivuseinästä, joka taipuu diojen sijaan.
"Se on melko merkittävä parannus lentokoneessa", sanoo FlexSysin toimitusjohtaja David Hornick. “Sinä ylläpidät todellista lentokoneen muotoa, kun teet tämän morfisoivan lähestymistavan. Ilmapinnan muoto on edelleen olemassa, pienennät vetovoimaa, joka syntyisi laittamalla saranoitu ohjauspinta siihen. ”
"Täysin joustava siipi on vähän haastava", koska se on vähemmän samanlainen kuin perinteiset siipimuodot, Hornick sanoo. "Mutta rehellisesti sanottuna heidän tekemänsä on melko merkittävää."
Muut tutkijat Delftin teknillisessä yliopistossa ja Texas A&M: ssä ovat myös suunnitelleet ja rakentaneet morfiointisiipiä, mutta NASA: n siipissä on erityistä sen sisällä. Hiilikuitu on kevyt, muovattava ja jäykkä. Mutta se on hauras ja altis murtua väärään suuntaan kohdistuessaan. Cheung ja hänen tiiminsä kehittivät pienen, lukitusyksikön, joka voidaan liittää yhteen kolmiulotteisen hilan hilakuitujen hilan valmistamiseksi. Yksilöllisesti ne ovat jäykkiä, mutta kokonaisuus on joustava. Se on myös erittäin kevyt.
"Jos valitset tämän rakennuspalkkistrategian näiden kolmiulotteisten ristikkojen rakentamiseksi hiilikuituosista, saat jotain, jota voit käsitellä jatkuvana materiaalina", Cheung sanoo. “Saat uskomattoman hyvän suorituskyvyn. Meillä todella oli kaikkien aikojen korkein ominaisjäykkyys ultrakevyelle materiaalille. "
Kun hila oli rakennettu, joukkue juoksi sauvaa rungosta siipikärkeen, joka moottorin pyörittäessä koneen rungossa kiertää kärkeä ja loput siipistä seuraavat. Koko asia on suojattu polyamidilla, nimeltään Kapton, kopiopaperi, nauhamainen materiaali, jota käytetään joustavissa piirilevyissä.
Äskettäin kehitetty siipiarkkitehtuuri voisi yksinkertaistaa valmistusprosessia ja vähentää polttoaineen kulutusta parantamalla siipien aerodynamiikkaa. Se perustuu pienten, kevyiden alayksiköiden järjestelmään, jonka pienet erikoistuneet robotit voivat koota ja jota voidaan viime kädessä käyttää rakentamaan koko runko. (Kenneth Cheung / NASA) Lisäetu on komponenttien modulaarisuus; melkein koko siipi koottiin identtisistä kappaleista, mikä tarkoittaa, että niitä käyttävä lentoyhtiö voisi säästää paljon myös valmistusprosessissa. Ne voitaisiin myös korvata erikseen, mikä tarkoittaa halvempaa korjausta, tai määrittää uudelleen muihin ilma-aluksiin.
"He ovat tehneet vain, että he ovat käyttäneet näitä kevyitä, jäykkiä rakenteita tavalla, joka tekee koko rakenteesta muodonmuutoksen", sanoo Haydn Wadley, materiaalitieteen ja tekniikan professori, joka työskentelee muotoaan muuttavilla, mutta vahvoilla muotohiiloilla - muistiseokset Virginian yliopistossa. "Tämä on sellainen asia, voisit kuvitella tuuliturbiinin, joka muuttaa lentokoneen muotoa määrittääkseen energian määrän, jonka se imee tuulesta."
Tutkimusryhmä on jo asentanut siiven kauko-ohjattavaan lentokoneeseen, ja tulevissa testilennoissa on suurempia lentokoneita - jopa kolmen metrin siipivälkeen -, joihin on asennettu anturit seuraamaan siipiä ja kuinka hyvin se vastaa sitä ympäröivää ilmavirtaa . Lopulta tämä tekniikka voi esiintyä miehitetyissä lentokoneissa tai jopa kaupallisissa lentokoneissa. Mutta edes taivas ei ehkä ole raja.
”Odotamme innolla myös mahdollisia avaruussovelluksia. On selvää, että jos aiot rakentaa avaruusalusta tai elinympäristöä avaruudessa, sinulla ei ole siellä tehtaata rakentamaan sitä ”, Cheung sanoo. "Tiedämme, että meillä on kaikki nämä sovellukset avaruudessa paljon suurempia kuin voimme käynnistää, joten meidän on rakennettava ne."
