Ailerons, kormila i zakrilci - sve one stvari koje ravnu ravninu ili joj omogućuju da nacrta novi kurs - bile su samo približavanje. Ti se dijelovi obično pričvršćuju na stražnju stranu krila i na rep, a kada se kreću gore ili dolje, stvaraju povlačenje i uzrokuju da ravnina mijenja smjerove ili visinu.
Kontinuirano, fleksibilno krilo koje su sagradili NASA i suradnici na MIT-u, Kalifornijskom sveučilištu, Santa Cruzu i nekoliko drugih sveučilišta mogli bi efikasnije postići isti rezultat, smanjujući i potrošnju goriva i troškove izgradnje aviona.
"Jedna od glavnih točaka je da ovakvu izvedbu možemo postići po izuzetno niskoj cijeni", kaže Kenneth Cheung, znanstvenik iz NASA-e koji je ko-voditelj projekta. "I tu je obećanje skalabilnost činjenica da možemo koristiti relativno male građevne blokove."
Krila, opisana u časopisu Soft Robotics , sačinjena su od malih dijelova od ugljičnih vlakana koji se presijecaju u tvorbu fleksibilne, lagane rešetke koja je još kruta u svim pravim smjerovima.
Povlačenje na tradicionalnom krilu izaziva neku vrstu vrtložne struje zraka oko krila (više nego što je potrebno samo za dizanje) i taj zrak vibrira s onim što se naziva načinima lepršanja, čiji oblik i veličina i učestalost ovise o brzini obrt. Čvrsto i teško krilo poput aluminijskog na modelu 747 dovoljno je snažno da podnese tu vibraciju i ne oduzme se, čak i pri velikim brzinama. Cheung je ovo model koji su dosegli na temelju desetljeća koji teže bržem letu.
Rezultat je u tome što se svi zrakoplovi u letu kreću u obliku zraka. Cheung ih naziva slobodnim tokom, a njegov je cilj uskladiti oblik ravnine, u bilo kojem trenutku, s tokom. Zaokret u krilu može učiniti da ravnina glatko mijenja oblik, pomalo nalik surferu koji hvata val.
Osnovni princip novog koncepta je uporaba niza sitnih, laganih strukturnih komada koji se mogu sastaviti u gotovo beskonačan niz oblika. (Kenneth Cheung / NASA) "Kruti eleronovi su samo lagana procjena onoga što je stvarno stanje koje pokušavate postići", kaže on. "Dakle, dobitak učinkovitosti koji postižete stvarno usklađivanjem aerodinamičkog stanja može biti zaista značajan."
Nije novost graditi krilo koje može promijeniti oblik. Zapravo su to učinila i braća Wright - njihova se letjelica temeljila na fleksibilnom drvetu i platnenim krilima. Nedavno je Airbus eksperimentirao s fleksibilnim 3D tiskanim krilima, a tvrtka pod nazivom FlexSys ovog je mjeseca objavila video tradicionalnijeg ailerona koji se savija umjesto slajdova.
"To je prilično veliko poboljšanje učinkovitosti zrakoplova", kaže David Hornick, predsjednik i izvršni direktor FlexSys-a. "Zapravo zadržavate pravi oblik zračne folije kada radite ovaj morfing pristup. Oblik krila i dalje je prisutan, smanjujete količinu povlačenja koja bi se stvorila stavljanjem na njega zglobne upravljačke površine. "
"Potpuno fleksibilno krilo bit će malo izazovno", jer je manje slično tradicionalnim oblicima krila, kaže Hornick. "Ali potpuno iskreno, ono što oni rade prilično je izvanredno."
Ostali istraživači sa Tehnološkog sveučilišta u Delftu i Texas A&M također su dizajnirali i izradili krila za morfiranje, ali ono što je posebno kod NASA-inog krila je unutar njega. Ugljična vlakna su lagana, moguća za oblikovanje i kruta. Ali krhka je i sklona lomljenju ako je pod stresom u pogrešnom smjeru. Cheung i njegov tim razvili su malu isprepletenu jedinicu koja se može sastaviti zajedno kako bi napravili trodimenzionalnu rešetku od ugljičnih vlakana. Pojedinačno su ukočeni, ali cjelina je fleksibilna. Također je izuzetno lagan.
"Ako uzmete ovu strategiju građenja bloka za izgradnju ovih trodimenzionalnih rešetki od dijelova od ugljičnih vlakana, dobit ćete nešto što možete tretirati kao kontinuirani materijal", kaže Cheung. „Dobivate nevjerojatno dobre performanse. Zapravo smo pokazali najveću specifičnu krutost ikad pokazanu za ultra lagani materijal. "
Jednom kada je rešetka sagrađena, tim je ubacio šipku od trupca do vrha krila, koja se, kada se motorom zakreće u tijelu aviona, zavrti vrhom, a ostatak krila slijedi. Čitava je stvar obložena poliimidom zvanim Kapton, bakrenim i vrpcama sličnim materijalima koji se koriste u fleksibilnim pločama.
Novo razvijena arhitektura krila mogla bi znatno pojednostaviti proizvodni proces i smanjiti potrošnju goriva poboljšavajući aerodinamičnost krila. Temelji se na sustavu malenih, laganih podjedinica koje bi mogao sastaviti tim malih specijaliziranih robota, a u konačnici bi se mogao koristiti za izgradnju cijelog okvira. (Kenneth Cheung / NASA) Daljnja korist je modularnost komponenata; gotovo cijelo krilo bilo je sastavljeno od identičnih komada, što znači da zrakoplovna tvrtka koja ih je htjela koristiti mogla bi uštedjeti i na procesu proizvodnje. Oni bi se također mogli zamijeniti pojedinačno, što znači jeftinije popravke, ili preoblikovati u nove oblike za druge zrakoplove.
"Ono što su učinili je da su koristili ove lagane, ukočene strukture na način koji čini da se cijela konstrukcija deformira", kaže Haydn Wadley, profesor znanosti i inženjerstva materijala koji radi na deformabilnim, ali jakim rešetkama oblika - legure sjećanja na Sveučilištu u Virginiji. "To je takva stvar, mogli biste zamisliti vjetrenjaču koja mijenja oblik krila kako bi odredila količinu energije koja usisava iz vjetra."
Istraživački tim već je montirao krilo na avion na daljinsko upravljanje, a budući testni letovi prikazat će veće avione - do raspona krila do tri metra - sa senzorima montiranim na njima kako bi nadzirali krilo i koliko se dobro podudara sa strujom zraka oko njega., Naposljetku, tehnologija bi se mogla pojaviti u zrakoplovima s posadom ili čak komercijalnim zrakoplovima. Ali čak ni nebo možda nije granica.
"Radujemo se i potencijalnim svemirskim aplikacijama. Očito, ako ćete u svemiru graditi svemirski brod ili stanište, nemate tamo tvornicu koja bi ga mogla graditi ”, kaže Cheung. „Znamo da sve ove aplikacije imamo u svemiru koji su puno veći nego što ih možemo lansirati, pa ih moramo graditi.“
