Erklärt: Was Digital Morphing Wing für zukünftige Flugzeuge bedeuten kann
Der digitale Morphing-Flügel kann die Form ändern, um den Flug des Flugzeugs zu steuern. Der neue Ansatz für den Flügelbau könnte laut Forschern eine größere Flexibilität bei der Konstruktion und Herstellung zukünftiger Flugzeuge ermöglichen.
Künstlerisches Konzept des neuen Entwurfs für einen Flugzeugflügel, dessen wechselnde Form den Flug steuern kann. 9Eli Gershenfeld/NASA Ames Research Center) Ein Team von Ingenieuren hat einen radikalen Flugzeugflügel entworfen, der aus Hunderten von winzigen identischen Teilen zusammengesetzt ist. Der digitale Morphing-Flügel kann die Form ändern, um den Flug des Flugzeugs zu steuern. Der neue Ansatz beim Flügelbau könnte mehr Flexibilität bei der Konstruktion und Herstellung zukünftiger Flugzeuge ermöglichen, sagen die Forscher, unter anderem vom Massachusetts Institute of Technology und der NASA, die ihr Konzept in der Fachzeitschrift Smart Materials and Structures veröffentlicht haben.
Herkömmliche Flügel erfordern separate bewegliche Oberflächen, um das Rollen und Nicken des Flugzeugs zu steuern. Das neue Montagesystem hingegen ermöglicht es, den ganzen Flügel oder Teile davon zu verformen.
Dies ist wichtig, da jede Phase eines Fluges – Start und Landung, Reiseflug, Manövrieren usw. – unterschiedliche optimale Flügelparameter hat. Ein konventioneller Flügel ist ein Kompromiss, der für keine dieser Stufen optimiert ist und daher die Effizienz opfert, betonen die Forscher. Ein konstant verformbarer Flügel könnte jedoch eine viel bessere Annäherung liefern als ein herkömmlicher Flügel mit der besten Konfiguration für jede Stufe.
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Das Team hat ein System entwickelt, das automatisch auf Änderungen der aerodynamischen Belastungsbedingungen des Flügels reagiert, indem es seine Form ändert – eine Art sich selbst anpassender, passiver Flügel-Neukonfigurationsprozess. Der Flügel wird verformbar gemacht, indem eine Mischung aus steifen und flexiblen Komponenten in seine Struktur integriert wird. Diese winzigen Unterbaugruppen werden zusammengeschraubt, um ein offenes, leichtes Gittergerüst zu bilden.
Das Gerüst wird dann mit einer dünnen Schicht eines ähnlichen Polymermaterials bedeckt. Das Ergebnis ist ein wesentlich leichterer und damit energieeffizienterer Flügel als bei herkömmlichen Konstruktionen.
Die Forscher erklären, dass die Struktur, die aus Tausenden winziger Dreiecke aus streichholzartigen Streben besteht, hauptsächlich aus leerem Raum besteht; Daher bildet es ein mechanisches Metamaterial, das die strukturelle Steifigkeit eines gummiartigen Polymers mit der extremen Leichtigkeit und geringen Dichte eines Aerogels kombiniert.
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(Quelle: Massachusetts Institute of Technology)
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