エルロン、ラダー、ウィングフラップなど、飛行機をまっすぐにしたり、新しいコースを作ったりするものはすべて、近似値にすぎませんでした。 通常、これらのピースは翼と尾の後ろに取り付けられ、上下に移動するときにドラッグを作成し、飛行機に方向または高度を変更させます。
NASAとMIT、カリフォルニア大学サンタクルーズ校、および他のいくつかの大学の共同研究者によって構築された連続的で柔軟な翼は、同じ結果をより効率的に達成し、燃料消費と飛行機の建設コストの両方を削減できます。
「主なポイントの1つは、この種のパフォーマンスを非常に低コストで実現できることです」と、プロジェクトの共同リーダーであるNASAの科学者、ケネス・チャンは言います。 「そして、比較的小さなビルディングブロックを使用できるという事実から、スケーラビリティのこの約束があります。」
ジャーナルSoft Roboticsに記載されている翼は、交差する小さな炭素繊維パーツで構成されており、柔軟で軽量な格子を形成しています。
従来の翼の抗力は、翼の周りに一種の渦電流を引き起こし（揚力だけに必要な以上）、その空気は、フラッターモードと呼ばれるモードで振動します。クラフト。 747のアルミニウムのような堅くて重い翼は、その振動に耐えるのに十分な強さであり、高速でも剪断されません。 これは、何十年も高速飛行を追求してきた飛行機のモデルです。
要するに、飛行中の飛行機の周りはすべて空気でできた形状を動かしています。 Cheungは、それらをフリーストリームと呼びます。彼の目標は、飛行機の形状を任意の瞬間にストリームに一致させることです。 翼をねじると、サーファーが波をつかむように、飛行機の形状がスムーズに変化します。
新しいコンセプトの背後にある基本原則は、実質的に無限の形状に組み立てることができる、小さくて軽い構造部品の配列の使用です。 （ケネス・チャン/ NASA） 「リジッドエルロンは、あなたが実際に達成しようとしている状態の近似値にすぎません」と彼は言います。 「つまり、空力条件を実際に一致させることで得られる効率の向上は、非常に重要です。」
形を変えることができる翼を作ることは新しいことではありません。 実際、ライトブラザーズはそれを行いました。彼らの航空機は柔軟な木材とキャンバスの翼に基づいていました。 最近では、エアバスは柔軟な3Dプリントの翼を試し、FlexSysという会社は今月、スライドの代わりに曲がるより伝統的な補助翼のビデオを公開しました。
FlexSysの社長兼COOであるDavid Hornick氏は次のように述べています。 「このモーフィングアプローチを行っているとき、実際に翼型を維持しています。 翼の形状はそのままです。ヒンジ付きのコントロールサーフェスを置くことで生じる抗力の量を減らしています。」
「完全に柔軟な翼は、従来の翼の形状に似ていないため、少し難しいでしょう」と、ホーニックは言います。 「しかし、正直なところ、彼らがしていることは非常に注目に値します。」
デルフト工科大学とテキサスA＆Mの他の研究者もモーフィングウィングの設計と構築を行っていますが、NASAウィングの特別なところはその内部にあります。 炭素繊維は軽く、成形可能で、硬いです。 しかし、それはもろく、間違った方向に力を加えると壊れやすくなります。 Cheungと彼のチームは、炭素繊維の3次元格子を作るためにつなぎ合わせることができる小さな連動ユニットを開発しました。 個々に、彼らは堅いですが、全体が柔軟です。 また、非常に軽いです。
「このビルディングブロック戦略を使用して、これらの3次元格子を炭素繊維部品から構築すると、連続材料として扱うことができるものが得られます」とCheung氏は言います。 「信じられないほど良いパフォーマンスが得られます。 実際に、超軽量素材でこれまでにない最高の剛性を示しました。」
ラティスが構築されると、チームは胴体から翼の先端までロッドを動かし、飛行機の胴体のモーターで回転すると先端をねじり、残りの翼がそれに続きます。 全体がカプトンと呼ばれるポリイミドで覆われています。カプトンは、フレキシブル回路基板に使用される銅のようなテープ状の材料です。
新しく開発された翼のアーキテクチャは、製造プロセスを大幅に簡素化し、翼の空気力学を改善することで燃料消費を削減できます。 これは、小型で特殊なロボットのチームが組み立てることができ、最終的に機体全体を構築するために使用できる、小型で軽量のサブユニットのシステムに基づいています。 （ケネス・チャン/ NASA） さらなる利点は、コンポーネントのモジュール性です。 ほぼすべての翼が同一の部品から組み立てられていたため、それらを使用したい航空会社が製造プロセスを大幅に節約することができました。 それらは個別に交換することもできます。つまり、より安価な修理を行うか、他の航空機用に新しい形状に再構成することができます。
「彼らがしたことは、構造全体を変形可能にする方法でこれらの軽量で硬い構造を使用したことです」と、変形可能であるが形状の強い格子に取り組んでいる材料科学および工学の教授、ハイドン・ワドリーは言います。バージニア大学の記憶合金。 「これは一種のことです。翼の形状を変えて風から吸い出すエネルギーの量を決定する風力タービンを想像できます。」
研究チームはすでに翼をリモートコントロール飛行機に取り付けており、今後のテスト飛行では、翼と周囲の気流との適合性を監視するセンサーを取り付けた最大3メートルの翼幅の大きな飛行機を使用します。 。 最終的に、この技術は有人の航空機や民間の飛行機にも登場する可能性があります。 しかし、空でさえ限界ではないかもしれません。
「潜在的な宇宙への応用も楽しみにしています。 明らかに、宇宙船や宇宙に生息地を建設しようとする場合、そこに工場を建設する必要はありません」とチャン氏は言います。 「これらのアプリケーションはすべて、打ち上げることができるよりもはるかに大きいスペースにあることがわかっているので、それらを構築する必要があります。」
