Ailerons, krmila, zakrilca - vse tiste stvari, ki letalo peljejo naravnost ali mu omogočajo, da načrtuje nov potek - so bile le približek. Običajno se ti kosi pritrdijo na zadnji del krila in na rep, ko se premikajo navzgor ali navzdol, ustvarijo povlek in povzročijo, da letalo spremeni smer ali višino.
Nenehno, fleksibilno krilo, ki so ga zgradili NASA in sodelavci na MIT, kalifornijska univerza v Santa Cruzu in na številnih drugih univerzah, bi lahko dosegli enak rezultat učinkoviteje, s čimer bi zmanjšali porabo goriva in stroške gradnje letal.
"Eno glavnih vidikov je, da lahko dosežemo takšno uspešnost z izjemno nizkimi stroški, " pravi Kenneth Cheung, znanstvenik iz Nasine, ki je vodja projekta. "In to obljubo o razširljivosti izhaja iz dejstva, da lahko uporabljamo razmeroma majhne gradnike."
Krilo, opisano v reviji Soft Robotics , je sestavljeno iz majhnih delov iz ogljikovih vlaken, ki se sekajo in tvorijo prožno, lahkotno rešetko, ki je še vedno trda v vseh pravih smereh.
Povlek na tradicionalno krilo povzroči nekakšen vrtinčni tok zraka okoli krila (več kot je potrebnega samo za dviganje) in zrak vibrira s tako imenovanimi načini plapolanja, katerih oblika in velikost ter frekvenca sta odvisna od hitrosti obrt. Togo in težko krilo, kot je aluminijasto 747, je dovolj močno, da prenese vibracije in se ne odstrani, tudi pri visokih hitrostih. Cheung je dejal, da so letala, ki so bila dosežena na podlagi desetletij, temeljila na hitrejšem letu.
Posledica tega je, da se okoli letala med letom gibljejo oblike, ki so narejene iz zraka. Cheung jih imenuje prosti tok, njegov cilj pa je, da se v določenem trenutku poravna z obliko ravnine. Zasuk v krilu lahko naredi ravnino, da gladko spremeni obliko, kar je podobno surferju, ki lovi val.
Osnovno načelo novega koncepta je uporaba vrste drobnih, lahkih strukturnih kosov, ki jih je mogoče sestaviti v skoraj neskončno raznolikost oblik. (Kenneth Cheung / NASA) "Togi zračniki so le šibek približek dejanskega stanja, ki ga poskušate doseči, " pravi. "Torej so lahko povečani izkoristki, ki jih dejansko dosežete z aerodinamičnim stanjem, resnično pomembni."
Ni novost, da zgradite krilo, ki lahko spremeni obliko. V bistvu so to storili tudi bratje Wright - njihova letala so bila zasnovana iz prožnega lesa in platnenih kril. Pred kratkim je Airbus eksperimentiral s fleksibilnimi 3D natisnjenimi krili, podjetje imenovano FlexSys pa je ta mesec objavilo video posnetek bolj tradicionalnega ailerona, ki se upogiba namesto diapozitivov.
"To je precej veliko izboljšanje učinkovitosti letala, " pravi David Hornick, predsednik in strokovni direktor FlexSys. "Dejansko ohranjaš pravo obliko krila, ko delaš ta morfing pristop. Oblika krila še vedno obstaja, zmanjšujete količino povleka, ki bi ga ustvarili, če bi nanj postavili tečajno krmilno površino. "
"Popolnoma prilagodljivo krilo bo nekoliko težavno, " ker je manj podobno tradicionalnim oblikam kril, pravi Hornick. "Toda povsem iskreno, to, kar počnejo, je zelo izjemno."
Drugi raziskovalci s tehnološke univerze v Delftu in na teksaškem A&M so prav tako zasnovali in izdelali morfijska krila, toda tisto, kar je posebno pri NASA-inom krilu, je znotraj njega. Ogljikova vlakna so lahka, oblikovana in trdna. Vendar je krhka in nagnjena k lomljenju, kadar je pod stresom v napačni smeri. Cheung in njegova ekipa so razvili majhno, blokirno enoto, ki jo je mogoče sestaviti skupaj in narediti tridimenzionalno mrežo iz ogljikovih vlaken. Posamezno so kruti, vendar je celota prožna. Prav tako je izjemno lahka.
"Če vzamete to strategijo gradnje gradnje teh tridimenzionalnih rešetk iz delov iz ogljikovih vlaken, dobite nekaj, kar lahko obravnavate kot neprekinjen material, " pravi Cheung. »Imate neverjetno dobro delovanje. Pravzaprav smo pokazali najvišjo specifično togost, kar smo jih kdaj pokazali za ultra lahek material. "
Ko je bila zgrajena rešetka, je ekipa vodila palico od trupa do vrha krila, ki ob vrtenju motorja v telesu letala konico zasuka, preostalo krilo pa sledi. Celotna stvar je obložena s poliimidom, imenovanim Kapton, bakrenim materialom, podobnim trakom, ki se uporablja v fleksibilnih vezjih.
Na novo razvita arhitektura kril bi lahko z izboljšanjem aerodinamike krila močno poenostavila proizvodni postopek in zmanjšala porabo goriva. Temelji na sistemu drobnih, lahkotnih podenot, ki bi jih lahko sestavila skupina majhnih specializiranih robotov in bi jih lahko na koncu uporabili za izdelavo celotnega ogrodja. (Kenneth Cheung / NASA) Dodatna korist je modularnost sestavnih delov; skoraj celotno krilo je bilo sestavljeno iz enakih kosov, kar pomeni, da bi letalski prevoznik, ki jih je želel uporabiti, lahko privarčeval tudi pri proizvodnem procesu. Lahko bi jih zamenjali tudi posamično, kar pomeni cenejša popravila ali jih preoblikovali v nove oblike za druga letala.
"To, kar so storili, so, da so uporabili te lahke in trdne strukture na način, da je celotna konstrukcija deformabilna, " pravi Haydn Wadley, profesor znanosti o materialih in tehniki, ki deluje na deformabilnih, a močnih rešetkah oblike - spominske zlitine na univerzi v Virginiji. "To je takšna stvar, lahko si predstavljate vetrno turbino, ki spremeni obliko krila, da določi količino energije, ki jo sesa iz vetra."
Raziskovalna skupina je krilo že namestila na letalo na daljinsko vodenje, prihodnji preizkusni leti pa bodo predstavljali večja letala - do tri metra razpona kril - s senzorji, nameščenimi na njih, da nadzirajo krilo in kako dobro ustreza zračnemu toku okoli njega. . Sčasoma bi se tehnologija lahko pojavila na posadkah ali celo v komercialnih letalih. Toda tudi nebo morda ni meja.
»Veselimo se tudi potencialnih vesoljskih aplikacij. Očitno je, da če boste v vesolju zgradili vesoljsko ladjo ali habitat, tam nimate tovarne, da bi jo zgradili, "pravi Cheung. "Vemo, da imamo vse te aplikacije v vesolju veliko večje, kot jih lahko lansiramo, zato jih moramo zgraditi."
