Команда из NASA и MIT создала новый эффективный тип крыла самолета

Команда ученых и инженеров из NASA и MIT (Массачусетский технологический институт) создала новый тип крыла самолета, который может сделать воздушные путешествия более эффективными. В статье, опубликованной в журнале Smart Materials and Structures, исследователи описывают, как они построили крыло самолета из сотен идентичных, легких и кубообразных конструкций, скрепленных болтами, а затем покрытых тонким полимерным материалом. Конструкция позволяет крылу автоматически менять форму, приспосабливаясь к любой конфигурации, оптимальной для текущей фазы полета: к примеру, с одной конфигурацией для взлета и другой — для посадки.

Согласно данным MIT News, крыло, которое уже протестировали в аэродинамической трубе NASA, примерно того же размера, что и те, которые устанавливают в одноместном самолете. Разработка не только показывает, что концепция летательного аппарата с новым крылом масштабируется до размеров, которые могут вместить человека, но и демонстрирует новый производственный процесс, который сокращает время, необходимое для изготовления каждой отдельной конструкции — с нескольких минут до всего лишь 17 секунд.  

Вместо того чтобы создавать отдельные подвижные поверхности, такие как элероны, для управления креном и тангажем, как это делают обычные крылья, новая сборочная система позволяет деформировать как все крыло, так и его части, используя смесь жестких и гибких элементов в структуре. Крошечные узлы, которые скреплены болтами, образовывают открытую и легкую решетчатую структуру, которую затем покрывают тонким слоем полимерного материала. Полученная решетка, по словам инженеров, имеет плотность 5,6 килограмма на кубический метр. Для сравнения: плотность каучука составляет около 1500 килограммов на кубический метр. В результате получается крыло, которое намного легче и, следовательно, более энергоэффективно, чем крылья с традиционными конструкциями, изготовленные из металла или композитов, утверждают исследователи.

«Результаты работы демонстрируют реальную перспективу снижения стоимости и повышения производительности для больших, легких и жестких конструкций. Наиболее перспективными в ближайшем будущем считаются структурные применения для дирижаблей и космических конструкций — таких как, к примеру, антенны», — говорит сотрудник Aurora Flight Sciences Даниэль Кэмпбелл (Daniel Campbell), который не участвовал в исследовании.

Кроме того, команда сделала еще один шаг вперед — и разработала систему, которая автоматически реагирует на изменения в своих условиях аэродинамической нагрузки путем изменения ее формы — это своего рода саморегулирующийся пассивный процесс реконфигурации крыла. По словам исследователей, поскольку общая конфигурация крыла или другой конструкции построена из крошечных подразделений, на самом деле не имеет значения, какова форма, а сама конструкция может быть любой. Как утверждает один из авторов проекта Бенджамин Дженетт (Benjamin Jenett), тот факт, что большинство самолетов имеют одинаковую форму — по сути, трубу с крыльями, — объясняется расходами, хотя не всегда это самая эффективная форма. 

Эту же систему можно использовать для изготовления других конструкций, в том числе лопастей ветровых турбин, где возможность сборки на месте поможет избежать проблем с транспортировкой более длинных лопастей. Подобные сборки также разрабатываются для создания космических конструкций и могут в итоге быть полезными для мостов и других высокопроизводительных конструкций.