מבוא

המרדף הבלתי פוסק של יעילות אווירודינמית גבוהה, צריכת דלק נמוכה, ומעטפות טיסה מורחבת הניעה מהנדסים אווירוקליים לחפש מעבר משטחים בקרה קונבנציונליים. ailerons מסורתי, מדרגות ומעליות שירתו תעופה היטב במשך עשרות שנים, אבל הגיאומטריה הקבועה שלהם מטילה גבולות ביצועים בסיסיים. - שינוי פרדיגמטי מתקדם, בהשראת כנפיים הסתגלות של ציפורים, עטלפים, וחרקים - ידוע כמו גם על ידי שינוי טכנולוגי חדש, שיכול לשנות את פני השטח, מאפשר יכולת פעולה ביולוגית, באמצעות שינוי, שינוי, שינוי, צורה חדשה של אנרגיה, שינוי.

הבנה: Aileron Morphing

איילונים הם פני השטח העיקריים של גלגל רול ממוקמים על הקצוות של כנפיים.במטוס קונבנציונלי, deflecting aileron קשיח למעלה או מטה משנה את ההפצה המעלית על פני הזרוע, יצירת רגע מתגלגל. עם זאת, השינוי הגיאומטריה הפתאומי של משטח מתפתל יוצר זרימה של הפרדה, גרור עונשים, ויחס סמכותי מוגבל לragd-to-draging.

סוגים של משכנתא

ניתן לסווג את ה-Mophing ailerons לפי מידת החופש שהם משנים:

  • (ב) ,0) קמבר מורפיום: 1FLT: 1 מכוונן את הריצוף של המחזור הצלב של איילון כדי לשנות את התפלגות הרכש והלחץ.
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ : ⁇ : ⁇ : ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ : 1FLT: 1 התגלות או התחדשות אורך של איילון לשנות את יחס ההיבט האפקטיבי ואת יכולת הרגע המתגלגל.
  • (FLT:0Surface Zone מורפing:FLT:1) הרחבה או חוזה את תוכניתו של איילון כדי לשנות את סמכותו של גרגור ושליטה במהירויות טיסה שונות.

מצבים אלה יכולים להיות משולבים במערכת מורפיום יחיד, המציע גמישות חסרת תקדים.אפשרות המפתח היא השימוש בחומרים חכמים ומבנים הסתגלות אשר מחליפים את ה- hing trete, Actuator, ופאנל נוקשה עם עור מתמשך, חד-משמעי נתמך על ידי מנגנונים פנימיים.

קונספירציה ביולוגית: שיעור מהטבע

החולשות של הטבע – ציפורים, עטלפים וחרקים – הפכו לכנפיים מושלמות מעל מיליוני שנים של אבולוציה.כנפיים שלהם אינן משטחים סטטיים אלא איברים דינמיים, רב-תפקודיים שמתאימים מיד לגופים, לסיבובים, לנחיתות ולקפיפות.חקר מערכות ביולוגיות אלה מספק מקור עשיר של עקרונות עיצוב עבור פריחת ערימות.

ציפורים כנפיים: חתולים ופרקים

ציפורים משיגות כנפיים באמצעות שילוב של מפרקי השלד, נוצות גמישות, ושרירים.המפרקים המרפקים ופרק כף היד מאפשרים לאגף לקפל ולטאטא, בעוד נוצות ראשוניות ומשותפות יכולות להתפשט או לחפוף כדי לשנות את ההכנות ואת הסומבר.לדוגמה, אלולה (מבנה דמוי אצבע) מתפקדת כטזזנט מוביל במהלך תמרור גבוה של התקפות ממושכות:2Fed אשר הוכיחו באופן עצמאי:

שם הסרטון: Constantistic Membranes

[הכנפיים] הן אפילו יותר מדהימות משום שהן מורכבות מזכר דק ואלסטי, מתוחה על עצמות אצבע מוארכות.מבנה זה יכול להציג עיוותים גדולים ומתמשכים ללא ים או פערים.בבתים משנים את השף והטווח במהלך כל פעימות כנף, והם באופן פעיל מתאימים את המתח הקרומים לשלוט בנוקשות ובלחות.

חרקים: Distributed Actuation

כנפיים חרקים הן קלות משקל, מבנים oscillating גבוה המשתמשים שרירים מבוזרים מעומעם בבסיס הזרוע. בעוד שגודלם קטן בהרבה ממטוסים ailerons, העיקרון של הפעלת מטוסים מבוזרת - ממני קטן, אנרגיה נמוכה פועלים יחד - השפיע על העיצוב של פריחת אדונים באמצעות חומרים אדזואלקטריים או מגנטיים. גישה זו מאפשרת דקים ללא צורה גדולה של משקל יחיד ומורכב.

היתרונות של Bio-Inspired Aileron Morphing

המעבר מקשה להגדלת איילונים מציע יתרונות קונקרטיים, מבניים ומבצעיים.יתרונות אלה ניתן למדוד על פני מדדים מרובים.

יעילות אווירודינמיקה וצמצום

ארונות אמנה יוצרים הפסקת אש פתאומית בין הזרוע לבין פני השטח המפוחדים, גרימת גרגור טורטטקס ולעיתים קרובות גורמת לשכבת גבול מוקדמת בצד הנטוש. A מורפיום עם משטח חלק, רציף מרפא מפחית את הלחץ ⁇ s כי להוביל הפרדה מלאה של כל תנאי טיסה -cb 5%, ירידה או תורן - על ידי קיצוץ משמעותי של 10 ליטרים (Fo-A) יכול לשפר את יחס של 1D) על ידי אימון אוויריטוס על ידי LT% על ידי LT-ידי LT-ידי לינוקס יכול לשפר את רמת הפחתת כמות של 10.

שיפור יכולת ושליטה

ailerons מורגנת לספק מגוון רחב יותר של רגעים מתגלגל ללא דום חד כי גבולות יעילות איילון צמיד בזווית סטיות גבוהה סטיות סטיות. כי הצורה היא הדרגתית, משטחי בקרה יכולים לשמור על זרימה מחוברת אפילו בסטיות גדולות, נותן טייסים ומערכות בקרה אוטומטיות שליטה טיסה יותר סמכות במהלך תמרונים אגרסיביים.זה בעל ערך במיוחד עבור מטוסים, כלי רכב אוויריים לא מאוישים (AV), ואוויר עירוני הדורשים ניידות גמישה.

יתרונות מבניים ופחתת משקל

(הופנה מהדףים כבדים ודיסקרטיים עם מבנה אחד מורפיום יכול להפחית את מספר החלקים ולסלק ריכוזי מתח בנקודות hinge; שימוש ב-FLT:0advanced מורכבs (ראהים) ו-FLT:2compliant licesFLT:3, מורפיום aile יכול להיות מתוכנן כמו מבנה כפול כדי להשיג ירידה של 30% ליטרים.

המונחים: alleviation and Gust Response

משטחים מורפing ניתן לשלוט באופן פעיל על עומסי גרוטציה על ידי התאמת סמבר מקומי או טוויסט בתוך מילימטרים.זה יש יתרון כפול: זה מפחית עומסים מבניים שיא (מבנים כנף בהירה יותר) ומשפר את איכות הנסיעה עבור נוסעים.ביו-inspired מורפי מורפינגוינג, כאשר משולב עם חיישנים מבוזרים, יכול להגיב להפרעות לפני ההתנסויות משמעותיות של הגוף, לחקות התאמות נשימות.

חידוש רעש

פני השטח של שארפ פורצת דרך ופערים במשטחי בקרה קונבנציונליים הם מקורות משמעותיים של רעש אווירי, במיוחד בעת הנחיתה כאשר פריסה מפלה יוצרת שכבות של Shear גבוהות. ailerons משכנתא יכול לשמור על קצה שולי חלק, מתמשך, אשר מפחית את הבלבול שנוצר רעש.

אתגרים טכניים מרכזיים

למרות ההבטחה, הפיכת המוטיבים המופניים לרכיב מטוסים מעשי דורש להתגבר על מכשולים הנדסיים משמעותיים.אלה יכולים להיות מקובצים בחומרים, אקטוציה, בקרה והסמכת.

בחירה חומרית ויציבות

(המבנה הפנימי של איילון מורפיום חייב להיות גמיש שוב ושוב תחת עומס אווירודינמיקה תוך שמירה על חיי עייפות דומים לרכיבים קונבנציונליים (עשרות אלפי מחזורי טיסה) חומרים מועמדים כוללים FLT:0 Carbon-fiber מחזקים פולימרים (CFRP) ועייפות (CFLT) 1 עבור המבנה הראשי, בשילוב עם כיסויי אורסטומריאומטיקה גמישים עבור העור המנוי (Ricerd) ו-Fergulrepruol) (Ric) (Ricial תגובה מוגבלת: 4.

מערכות הפעלה

Morphing דורש מבוזר, קל משקל, ומחוללים חזקים שיכולים לפעול מעל מיליוני מחזורים. שרירי מלאכותיים Pneumatic, פולימרים אלקטרואקטיביים, ולעצב מרוכבים פולימרים פולימרים זיכרון נחקרים.עם זאת, שום טכנולוגיה הפעלה אחת כרגע עונה על כל הדרישות של aileron תחבורה גדול: כוח גבוה, שבץ גדול, תגובה מהירה, וצריכת חשמל נמוכה רבים להשתמש בגישה היברידית - חוטים עבור התאמות גדולות עבור התאמות גדולות / התאמות אלה הוא צורך בלחמים / התאמות אלה.

מערכת בקרה מורכבת

בניגוד לזווית של hinge פשוטה, משטח מורפיום יש דרגות רבות של חופש. קביעת הצורה האופטימלית עבור כל מצב טיסה דורש אלגוריתם בקרה בזמן אמת, אשר מעבד נתונים מחיישנים לחץ, מדחות, ומדידות אינרטיות.זה מסובך על ידי מערכות בקרה לא לינאריות של משטחים מחוסנים ודינמיקה מבנית של חוקרים גמישים מתפתח:2Fal-Factive כמו גם על ידי פתרונות בקרה אופטימלית של 2.

סקלאלה והפקה

להפגין איילון מורפיום במעבדה או על מל"ט קטן הוא הרבה יותר קל מאשר קנה אותו ל- 60 רגל ארוך של חברת תעופה מתפתלת מבנים עם דיוק גבוה, שילוב של פועלים וחיישנים על פני פני עיגולים גדולים, ולהבטיח תכונות מכניות אחידות הן אתגרים ייצור עיקריים.בנוסף, תחזוקה ותיקון של משטחים מורפיום - ללא יכולת מיוחדת של ידע חכם - עלולים לפתח עלויות אבחון חזקות.

מחקר נוכחי ופרויקטים בלתי אפשריים

מעצמה בהשראת ביו-שרון הוא נרדף באופן פעיל על ידי סוכנויות אווירוקל, אוניברסיטאות, שותפים בתעשייה. כמה פרויקטים ציוני דרך ממחישים את מצב האמנות.

פרויקט האגף של נאס"א

נאס"א ביצעה מחקר נרחב תחת פרויקט ה-FLT:0 (Mophing Wing ProjectFLT) 1:1, כולל בדיקות מנהרות רוח של קצה מסלול מתפתל בקנה מידה מלא על מטוס מפרץ הזרם השלישי שלהם, "הנתיב המתואם שלהם" (ACTE) החליף את הטיפ המסורתי עם תוצאות חלקה, שינוי צורה, היווה שיפור של 12% ביעילות אווירודינמית עם שום חיישנים משמעותיים כעת משלבים יותר ויותר עם חיישנים ביולוגיים.

חברת Airbus's "eXtra Performance Wing"

Airbus, כחלק ממפת הדרכים של R&T, לומדת את המוטיבות המופנית באמצעות "הגן הביצועים של Xtra" שלה (פרויקט תחת השמיים נקיים 2). כנף זו משתמשת במספר משטחים של שליטה אקטיבית שיכולה לייעל את המורפיום ללא פער כדי לייעל את ההפצה של המעלית לאורך זמן.המפטור, טס על בדיקת Cessing Citation VIIbed, הוא איסוף נתונים על הפחתה מבנית ותוצאות מוקדמות יכול להצביע על ידי גירוי באמצעות גירוי באמצעות גירוי באמצעות גירויים.

מחקר אקדמי באוניברסיטאות מובילות

מוסדות כגון:0.Stanfordford, MIT, ואוניברסיטת בריסטולFelo1 פרסמו רבות על מושגים בעלי השראה ביולוגית.לדוגמה, פרויקט "פלקון" של אוניברסיטת בריסטול פיתח ציפור דמוי מורפיום דמוי ציפור באמצעות מאטריקס גמישה מחוזק עם חוטי רוח של 2 מטר הפגינו סימולציה מופחתת בהשוואה ל- 14% ממטרדטר מורכב ממטרדנציה גמישה המחוזקה עם חוטי SMA.

תחזית ואינטגרציה עתידיים

האימוץ של מורפיום של איילון בהשראת ביו-שראה עשוי לעקוב אחר גישה בשלב, החל עם מל"טים קטנים ותעופה כללית, ואז לעבור למטוסים עסקיים ובסופו של דבר חברות תעופה מסחריות.

ניידות אוויר עירונית ו- eVTOL

מטוס תצפית אנכי חשמלי ונחתה (eVTOL) עבור ניידות אווירית עירונית דורש תמרון קיצוני ורעש נמוך. הגודל הקטן יחסית שלהם ומניעה חשמלית מבוזרת להפוך אותם מצעים אידיאליים עבור משטחים שליטה מורפטיביים.ביו-בעור בהשראת עשוי להחליף קישורים מכניים מורכבים עם עורי קלים, המופעלים על ידי חשמל המספקים שליטה במהלך השייט ולהגדיל את פני הים במהלך מספר רב-אטים באמצעות מפתחים כבר מופעלים.

טיסות סופר-קולוניות ו- Hypersonic Flight

על מטוסים מהירים, קווי hinge מסורתיים יוצרים אינטראקציות שכבת חימום חמורות שכבתיים שטוחה. משטחים מורפינג עשויים מחומרים חכמים עתיריים (כגון סגסוגת זיכרון צורה עם טמפרטורות גבוהות) יכול לספק שליטה ללא פערים משבשים.זה יהיה פריצת דרך עבור מטוסי סילון עסקיים סופר-סוניים ורכבי hypersonic, שבו עונשים וניהול תרמי הם קריטי.

שילוב עם בקרת טיסה אוטונומית

כאשר המטוס הופך להיות יותר אוטונומי, היכולת להתאים באופן מתמיד את צורת הכנפיים לשינוי התנאים יהיה חיוני.ביו-שראה אדונים מורפיום יכול להיות משולב עם מערכות תפיסה כי תנאים אטמוספריים לפני המטוס, ולאחר מכן להתאים באופן פעיל סומב ועוותק למזער את ההשפעה הסוערת.זה יכול להוביל לכנפיים הסתגלות מלאה הפועלות כמו כנף הציפור - באופן בולט עבור טיסה נתונה ללא טייס מפורש.

פריצות דרך

עתידו של מורפיום תלוי בפיתוח של חומרים חכמים חדשים המשלבים מתח גבוה, תגובה מהירה, עמידות.התקדמות ב-FLT:0liquid גבישים elastomersuaFLT:1, FLT:2electroactive פולימרים פולימרים FLT 3: ו-FLT:4promable metamaterialsLTF:5 הם מבטיחים חומרים מסוכנים יותר, אם הם יכולים להיות מסוכנים יותר, אם הם יכולים להפחית חומרים מסוכנים יותר, אם הם יכולים להיות מסוגלים להפחית את החומרים המסחריים, אם הם יכולים להיות מסוגלים להפחית את המורכבות שלהם, עם חומרים מסוכנים יותר, אם הם יכולים, אם הם יכולים להיות יעילים יותר, אם הם יכולים להיות יותר, אם הם יכולים להיות יותר, אם הם יכולים להיות יותר, עם חומרים מסוכנים יותר, עם חומרים מסוכנים יותר, אם הם יכולים, עם חומרים מסוכנים יותר, אם הם יכולים להיות מסוגלים להפחית את המורכבות שלהם, עם חומרים מסוכנים יותר, עם חומרים מסוכנים יותר, עם חומרים מסוכנים יותר, עם חומרים מסוכנים יותר, עם חומרים מסוכנים יותר, עם חומרים מסוכנים יותר, עם חומרים מסוכנים יותר, אם הם יכולים להיות מסוגלים להפחית את זה יכול להיות יותר, אם הם יכולים להיות מסוגלים להפחית את זה יכול להיות, אם הם יכולים להיות יותר, אם הם יכולים להיות יותר, אם הם יכולים להיות יותר, אם הם יכולים

מסקנה

מעצמה בהשראת ביו-עין מייצגת שינוי יסודי כיצד פני השטח של בקרת מטוסים נוצרים ומיושמים. על ידי למידה מהכנפיים ההסתגלות של ציפורים, עטלפים וחרקים, מהנדסים מפתחים מערכות שיכולות להתאים בצורה חלקה את צורתם כדי למקסם את הביצועים האירודינמיים, להפחית את צריכת הדלק, להפחית עומסי גלימות, ורעש נמוך יותר, למרות אתגרים משמעותיים להישאר - בעיקר בחומרים, בקרה, אלגוריתמים, ואלגוריתמים מתקדמים, והסמכת אוויר, כמו גם על פני השטח, כמו גם על פני השטח, ממשיכים להיות בטוח יותר, כמו גם על ידי חברות סטנדרטיות, כמו גם על פני השטח, כמו גם על ידי נאס"אסטרטגון, כמו גם על ידי חברות מתקדמות יותר, כמו גם על ידי שיטות מחקר, ממשיכה להיות יותר, כמו גם על ידי חברות מתקדמות יותר, ותחתוניות, כמו גם על ידי טכנולוגיות מתקדמות יותר, כמו גם על ידי שיטות אבטחה, כמו גם על ידי פיתוח, כמו גם על ידי שיטות מתקדמות יותר, כמו גם על ידי שיטות עבודה, כמו גם על ידי פיתוח, כמו גם על ידי שיטות עבודה, כמו גם על ידי שיטות אבטחה, כמו גם על ידי שיטות אבטחה, כמו גם על ידי שיטות עבודה, כמו גם על ידי שיטות מתקדמות יותר, כמו גם על ידי פיתוח, כמו