Płat o zmiennym kształcie z MIT

Model płata o zmiennym kształcie, składający się z setek małych, identycznych elementów, które mogą zmieniać położenie, by optymalizować charakterystyki aerodynamiczne i kontrolować lot / Zdjęcie: NASA

Konstrukcja płata składa się z elementów sztywnych i elastycznych. Oparta jest na lekkiej kratownicy i pokryta cienką warstwą polimeru. Do produkcji poszczególnych elementów zespół wykorzystał formowanie wtryskowe żywicy polietylenowej w trójwymiarowej formie (jeden element powstaje w 17 s).

Montaż struktury badanego modelu płata odbywał się ręcznie. Seryjne konstrukcje będą mogły być montowane przez wyspecjalizowane roboty / Zdjęcie: Kenny Cheung – NASA Ames Research Center

Powstały w ten sposób płat ma gęstość 5,6 kg/m³ (guma o porównywalnej elastyczności ma gęstość 1500 kg/m³). Rezultatem jest płat znacznie lżejszy, a zatem znacznie bardziej energooszczędny, niż płat o konwencjonalnej konstrukcji, wykonany z metalu lub kompozytów. Ponieważ struktura, składająca się z tysięcy maleńkich trójkątów przypominających zapałki, składa się głównie z pustej przestrzeni, tworzy mechaniczny metamateriał, który łączy strukturalną sztywność gumopodobnego polimeru i ekstremalną lekkość i niską gęstość aerożelu – wynika z komunikatu naukowców.

Wizja montażu przez roboty elementów samolotu transportowego zaprojektowanego w układzie latającego płata o zmiennej geometrii / Zdjęcie: Kenny Cheung – NASA Ames Research Center

Podstawową zasadę działania elastycznego płata pomysłodawcy zademonstrowali kilka lat temu, budując strukturę o rozpiętości około metra, porównywalną do rozmiarów typowych dla zdalnie sterowanych modeli samolotów. Prototypowy płat, który został przetestowany w tunelu aerodynamicznym NASA w Langley Research Center, ma rozpiętość 5 m, czyli jest porównywalny z rzeczywistymi strukturami małych samolotów. Po zakończeniu badań Daniel Campbell z Aurora Flight Sciences powiedział: Wyniki obiecują zmniejszenie kosztów i zwiększenie wydajności dużych, lekkich i sztywnych konstrukcji. Najbardziej obiecujące zastosowania krótkoterminowe to komponenty strukturalne sterowców i struktury kosmiczne, takie jak anteny.

Wizja latającego płata składającego się z setek identycznych elementów, zmieniającego kształt zależnie od warunków lotu, opracowanego na podstawie badań MIT i NASA / Ilustracja: Eli Gershenfeld – NASA Ames Research Center

Chociaż możliwe było użycie silników do odkształcania skrzydeł, zespół poszedł o krok dalej i zaprojektował system, który automatycznie reaguje na zmiany warunków obciążenia aerodynamicznego, zmieniając swój kształt. Jesteśmy w stanie zwiększyć wydajność, dopasowując kształt do obciążeń przy różnych kątach natarcia – mówi Nicholas Cramer z NASA Ames z Kalifornii. Możemy uzyskać dokładnie takie samo zachowanie, jakie można wygenerować aktywnie, ale uzyskaliśmy to pasywnie.