211service.com
Omformning af fly
Flyteknikere har altid set til naturen for at få inspiration. Nu kigger de endnu nærmere. Ved at bruge materialer og computersystemer, der automatisk registrerer og reagerer på deres omgivelser, bygger forskere ved et NASA-finansieret Texas-forskningskonsortium komponenter til dramatisk eksperimentelle fly. De nye fly og rumfartøjer bliver stærkere og lettere; de vil også være i stand til at helbrede skader på deres systemer, gøre sig selv mere aerodynamiske under skiftende forhold og endda ændre deres vingeformer under flyvning.
Omkring 30 forskere på seks universiteter bliver finansieret gennem det nye Texas Institute for Intelligent Bio-Nano Materials and Structures for Aerospace Vehicles, med hovedkvarter på Texas A&M University i College Station. Udfordringen er virkelig, om vi kan efterligne naturen, siger Satish Nagarajaiah, en civilingeniør fra Rice University involveret i projektet. For at skabe fly, der fungerer mere som insekter og fugle, vil forskerne udvikle kompositmaterialer, der inkorporerer organiske og biologiske molekyler til brug i strukturelle materialer, sensorer og aktuatorer. Sådanne kontroloverflader som klapper, der har været brugt i årtier, kunne erstattes af vinger, der konstant forvandles for at maksimere aerodynamikken og forbruger mindre brændstof.
Denne historie var en del af vores marts 2003-udgave
- Se resten af problemet
- Abonner
Instituttets funktionaliserede nanomaterialegruppe modificerer for eksempel kulstofnanorør - rørlignende kulstofmolekyler med usædvanlige strukturelle og elektroniske egenskaber - for at skabe et skin til avancerede fly, siger gruppeleder Enrique Barrera, en maskiningeniør fra Rice University. Det ydre lag vil være følsomt over for ændringer i luftstrømmen og mekanisk belastning; og den vil bruge kulstofnanorørene som bittesmå aktuatorer til at hjælpe maskinerne med at ændre deres former som reaktion på skiftende aerodynamiske forhold.
Udover at udvikle materialerne skal instituttets forskere skabe helt nye metoder til at styre køretøjerne. Nutidens piloter justerer positionerne af sådanne overflader som klapper og ror, men de nye fly vil ændre deres former fuldstændigt og kan have 100 gange så mange sensorer og aktuatorer, forudsiger David Zimmerman, en maskiningeniør fra University of Houston, der leder instituttets intelligente systemer. gruppe. Teorien for håndtering, der bare ikke eksisterer i dag, siger han. Så hans gruppe er ved at udvikle nye kontrolalgoritmer, der gør det muligt for et fly at beslutte, hvilken form det skal antage på basis af input fra dets sensorer.
Selvom det kan tage 15 år at bygge et fly med evnen til at omforme sig selv som reaktion på dets miljø, kan strukturelle og sansekomponenter skabt af konsortiet finde vej til rumfartøjer og den internationale rumstation på kun to til tre år, siger Barrera. . NASA har bestemt lagt en stor indsats i dette, siger Rick Claus, en elektrisk ingeniør ved Virginia Polytechnic Institute og en tidligere NASA-ingeniør. Men at komme med forbedrede materialer med de egenskaber, der er nødvendige for at nå instituttets mål, advarer han om, bliver en vanskelig ting.