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Le MIT et la NASA dévoilent une nouvelle conception radicale d'aile d'avion

Le MIT et la NASA dévoilent une nouvelle conception radicale d'aile d'avion

Les ingénieurs du MIT et de la NASA ont partagé la conception d'un tout nouveau type d'aile d'avion. L'aile radicale est composée de centaines de minuscules pièces identiques. L'aile peut changer de forme pour contrôler le vol de l'avion. Les créateurs affirment que la conception efficace peut stimuler la production d’avions, l’efficacité des vols et de la maintenance.

L'aile a été testée dans une soufflerie de la NASA. Les conceptions d'aile typiques ont des surfaces mobiles séparées telles que des ailerons pour contrôler le roulis et le tangage de l'avion. Cependant, la nouvelle aile peut déplacer l'aile entière ou juste des sections pour donner un contrôle plus précis des mouvements.

De minuscules morceaux s'assemblent pour former un métamatériau

L'aile est composée de composants rigides et flexibles. Chacune des pièces individuelles est fabriquée à partir d'un matériau polymère lorsqu'elles ont été boulonnées ensemble les pièces à partir d'un cadre en treillis ouvert.

Il est globalement beaucoup plus léger que les ailes d'avion classiques et donc beaucoup plus économe en énergie. L’équipe de recherche sur les ailes décrit comment l’avion est constitué de «milliers de minuscules triangles de barres d’allumette», ce qui donne un cadre essentiellement vide.

Possibilités de formes infinies

Les pièces combinées forment un «métamatériau» rigide comme un polymère mais extrêmement léger comme un aérogel. Les conceptions d'ailes traditionnelles sont un compromis entre les meilleures formes d'ailes requises pour chaque étape de vol, du décollage à la croisière. Cette nouvelle conception d'aile pourrait changer de forme pour être dans la conception optimale pour chaque étape du vol.

L'aile changerait d'elle-même sa forme en fonction des différentes conditions de charge aérodynamique. L'aile auto-mobile passive n'est obtenue que par le placement très soigné des entretoises avec différentes quantités de flexibilité ou de rigidité. Cela permet à l'aile de se plier de manière spécifique en fonction de son état actuel. «Nous sommes en mesure de gagner en efficacité en adaptant la forme aux charges à différents angles d'attaque», déclare Cramer, auteur principal de l'article. "Nous sommes en mesure de produire exactement le même comportement que vous le feriez activement, mais nous l'avons fait passivement."

Fabrication simple

Bien que cette aile prototype ait été assemblée à la main par les étudiants, les futures itérations pourraient facilement être construites par un essaim de petits robots d'assemblage autonomes simples. Chaque pièce individuelle est fabriquée à l'aide d'un moulage par injection et d'un moule 3D complexe.

Chaque pièce ressemble à un cube creux composé d'entretoises de la taille d'une allumette le long de chaque bord. Une pièce ne prend que 17 secondes à créer. «Nous avons maintenant une méthode de fabrication», dit-il. Bien qu'il y ait un investissement initial dans l'outillage, une fois que cela est fait, «les pièces sont bon marché», dit-il. «Nous en avons des boîtes et des boîtes, tout de même.»

La conception de l'aile qui en résulte pourrait également s'éloigner considérablement du tube creux conique familier. «Vous pouvez créer la géométrie de votre choix», dit-il. «Le fait que la plupart des aéronefs aient la même forme est dû au coût. Ce n’est pas toujours la forme la plus efficace. »

Un article [PDF] décrivant le développement de l'aile paraît aujourd'hui dans la revue Matériaux et structures intelligents, co-écrit par l'ingénieur de recherche Nicholas Cramer à la NASA Ames en Californie; Kenneth Cheung SM ’07 PhD ’12, ancien élève du MIT, maintenant à la NASA Ames; Benjamin Jenett, étudiant diplômé du Centre for Bits and Atoms du MIT; et huit autres.


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