NAUKA I EDUKACJA
MIT i NASA budują skrzydło przyszłości
Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) oraz specjaliści z amerykańskiej agencji kosmicznej wspólnie pracują nad projektem lekkiego, aktywnego skrzydła, które ma szansę w przyszłości zrewolucjonizować sposoby na budowę samolotów. Prototyp konstrukcji z dobrymi rezultatami przetestowano w tunelu aerodynamicznym NASA. Opracowywane struktury mogą za jakiś czas znaleźć zastosowanie również w misjach kosmicznych.
Projektowane przez badaczy z MIT oraz inżynierów z NASA skrzydło przyszłości dla samolotów powstaje z kompozycji elementów sztywnych oraz elastycznych. Zbudowane jest z tysięcy identycznych, drobnych trójkątnych elementów.
Konstrukcja takiego skrzydła powstaje przy użyciu m. in. techniki formowania wtryskowego żywicy polietylenowej. Rama pokrywana jest warstwą polimeru. Powstała struktura jest w znakomitej większości pusta w środku, co nadaje jej niewielką wagę.
Skrzydło zbudowane z wykorzystaniem tej nowatorskiej technologii jest znacząco lżejsze nie tylko od jego metalowego odpowiednika, ale również od takiego wykonanego z materiałów kompozytowych. Fakt, że zaproponowane skrzydła są tak lekkie sprawi, że korzystające z nich samoloty będą lżejsze i podczas swoich lotów wykazywać mniejsze zapotrzebowanie na energię.
Największą nowością będzie jednak fakt, że opracowywane skrzydło przyszłości będzie mogło zmieniać kształt. Proces ten będzie się odbywał niejako samoczynnie, optymalnie dostosowując aktualny kształt skrzydła do warunków aerodynamicznych, ściślej rzecz biorąc, do obciążeń występujących podczas lotu przy danym kącie natarcia maszyny.
Na stronie internetowej news.mit.edu eksperci wyjaśniają na czym polega przewaga elastycznego skrzydła przyszłości nad jego klasyczną wersją. W przypadku tradycyjnych skrzydeł do sterowania samolotem służą ich ruchome powierzchnie, takie jak lotki. Natomiast większa część skrzydła jest sztywna. Jego kształt pozostaje więc niezmienny. Musi zaspokajać potrzeby maszyny w różnych fazach lotu, stanowiąc zarazem pewien kompromis pomiędzy ową uniwersalnością a maksymalną efektywnością pracy. Oznacza to, że stałe, sztywne skrzydła samolotu będą częstokroć pracować nie do końca efektywnie, co uwarunkowane jest ich „kompromisową” budową.
W przypadku tworzonego skrzydła przyszłości sytuacja przedstawia się inaczej. Cała jego powierzchnia może się odkształcać. Dzięki temu można zapewnić znacznie większą efektywność pracy skrzydła na każdym etapie lotu: podczas startu i wznoszenia, podróży na wysokości przelotowej, zniżania i lądowania. W każdym momencie powierzchnia elastycznego skrzydła ustawi się w najodpowiedniejszej konfiguracji.
Testy innowacyjnej konstrukcji w tunelu aerodynamicznym NASA dały pozytywne rezultaty. Konstruktorzy chcieliby, żeby docelowo skrzydła takie mogły być produkowane przez autonomiczne roboty.
Gęstość struktury, z jakiej zbudowane jest skrzydło przyszłości to zaledwie 5,6 kg/m3. Materiałowi można też nadać właściwie dowolny kształt, co pozwoli na elastyczną produkcję i szybkie wprowadzanie optymalizacji.
Twórcy nowatorskiej struktury liczą, że w przyszłości pozwoli ona na tańsze i efektywniejsze wytwarzanie wielu przydatnych w różnych branżach elementów, również większych konstrukcji sztywnych. Materiał może być potencjalnie wykorzystywane przy produkcji anten dla statków kosmicznych, czy części mostów na Ziemi. Jest też szansa na używanie go do produkcji wielkich łopat dla turbin wiatrowych. Łopaty te można byłoby z łatwością składać w miejscu docelowego zastosowania, co zniosłoby konieczność uciążliwego transportowania tych dużych elementów.