211service.com
Omformning av flygplan
Flygtekniker har alltid sökt sig till naturen för inspiration. Nu tittar de ännu närmare. Med hjälp av material och datorsystem som automatiskt känner av och svarar på deras miljöer, bygger forskare vid ett NASA-finansierat forskningskonsortium i Texas komponenter för dramatiskt experimentella flygplan. De nya planen och rymdfarkosterna kommer att bli starkare och lättare; de kommer också att kunna läka skador på sina system, göra sig själva mer aerodynamiska under skiftande förhållanden och till och med förändra sina vingformer under flygning.
Ett 30-tal forskare vid sex universitet finansieras genom det nya Texas Institute for Intelligent Bio-Nano Materials and Structures for Aerospace Vehicles, med huvudkontor vid Texas A&M University i College Station. Utmaningen är verkligen kan vi härma naturen, säger Satish Nagarajaiah, civilingenjör vid Rice University som är involverad i projektet. För att skapa flygplan som fungerar mer som insekter och fåglar, kommer forskarna att utveckla kompositmaterial som innehåller organiska och biologiska molekyler för användning i strukturella material, sensorer och ställdon. Sådana kontrollytor som klaffar, som har använts i decennier, skulle kunna ersättas av vingar som kontinuerligt förändras för att maximera aerodynamiken och förbruka mindre bränsle.
Den här historien var en del av vårt marsnummer 2003
- Se resten av frågan
- Prenumerera
Institutets funktionaliserade nanomaterialgrupp, till exempel, modifierar kolnanorör – rörliknande kolmolekyler med ovanliga strukturella och elektroniska egenskaper – för att skapa en hud för avancerade flygplan, säger gruppledare Enrique Barrera, en maskiningenjör vid Rice University. Det yttre lagret kommer att vara känsligt för förändringar i luftflödet och mekanisk påfrestning; och den kommer att använda kolnanorören som små ställdon för att hjälpa maskinerna att modifiera sina former som svar på förändrade aerodynamiska förhållanden.
Utöver att utveckla materialen kommer institutets forskare att behöva skapa helt nya metoder för att styra fordonen. Dagens piloter justerar positionerna för sådana ytor som klaffar och roder, men de nya planen kommer att ändra sin form helt och kan ha 100 gånger så många sensorer och ställdon, förutspår David Zimmerman, en maskiningenjör vid University of Houston som leder institutets intelligenta system. grupp. Teorin för hantering som helt enkelt inte finns idag, säger han. Så hans grupp utvecklar nya kontrollalgoritmer som gör det möjligt för ett plan att bestämma vilken form det ska anta på grundval av input från dess sensorer.
Även om det kan ta 15 år att bygga ett flygplan med förmågan att omforma sig självt som svar på sin miljö, kan strukturella och avkännande komponenter skapade av konsortiet ta sig in i rymdskepp och den internationella rymdstationen på bara två till tre år, säger Barrera . NASA har verkligen lagt ner mycket ansträngning på detta, säger Rick Claus, en elektroingenjör vid Virginia Polytechnic Institute och en före detta NASA-ingenjör. Men att komma med förbättrade material med de egenskaper som behövs för att uppnå institutets mål, varnar han, kommer att bli en svår sak.