התפתחות עיצוב כנף: מקבוע ל-Mophing

החיפוש אחר יעילות אווירודינמית גדולה הוביל את עיצוב המטוסים מאז שחר הטיסה המופעלת.במשך יותר ממאה שנים, מטוסים קבועים ומטוסים קבועים התבססו על משטחי בקרה דיסקרטיים – כלכלנים, צמיגים, מזחלים, ומתאים – כדי לנהל את המעלית, לגרור וליציבות במהלך משטרי טיסה שונים.

מכשירים מסורתיים גבוהים - כגון להקות מובילות ופלטים פורצים דרך - הם פרוסים בצעדים דיסקרטיים, מתן שתי או שלוש תצורה בדרך כלל עבור ניתוק, שיוט, ונחיה. בעוד יעיל, עיצובים אלה הפשרה כוח: הזרוע מותאם ליעילות ההפלגה, בעוד שביצועים של איפור ונחתה מוקרבים עם מנגנונים כבדים, מורכבים.

הבנה של Morphing Wing Technologies

עקרונות של Wing Morphing

(האגף המופשט מוגדר על ידי יכולתו לעבור שינויים מבוקרים, רציף אשר משנה באופן משמעותי את התכונות האירודינמיקה שלה.בניגוד כנפיים קונבנציונליות כי לשמור על גיאומטריה חיצונית קבועה עם נספחים articulating, כנף מורפיום משתמשת באותו עור מבני כדי לבצע פונקציות אווירודינמיקה מרובות (Rol-phing) ניתן לסווג לשתי קטגוריות רחבות: FLT:0in-planeing מורפיום-FLT (משתנה), בעיקר) ו-FLT2-FLT1 (משתנה, או רצף).

סיפורים היסטוריים ומושגים מוקדמים

הרעיון של כנף משתנה-גיאומטריה מתוארך לאחים רייט, שמערכת ההשחפת שלהם התפתלה את מסגרת העץ לשלוט בגלגלים.שנות ה-70 ראו את כניסתם של מטוסים מתפתלים כמו F-14 Tomcat, שינתה זווית גורפת בטיסה, אך מערכות אלה הניחו צירים מכניים קשיחים ו הידראוליים כבדים (תוכנית ה-RVMAFctives) הצליחה להחליף את המבנים המודרניים עם נאס"מחדשיים (RV-Fercrephives) ו-RV)

מיפוי גבוה של ריצוף בזמן אמת: איך זה עובד

אדריכלות: Sensing and control

זמן אמיתי מורפיום דורש רשת משולבת הדוקה של חיישנים, מעבדים, ו- Actuators. Distributed סיבים אופטיים משובצים במדרון העור, הפצה בלחץ, ותנאי זרימת אוויר מקומיים. meMS מבוסס accelerometers ו-Breot-Rat-Ratsts-Stamst-Stupt-Int-to-forms מספק פרמטרים גלובליים כגון מהירות אוויר וזווית של מחשב בקרה מרכזי - או מערכת בקרה - או בקרה - או מערכת בקרה מבוססת על גבי מערכות בקרה - כדי לקבוע את התצורה אופטימלית של תאים אלה כדי לייצבים עבור מטהרכיבוי תצורה של מערכות בקרה אופטיים עבור מערכות בקרה אופטיים עבור מערכות בקרה אופטיים עבור מטה כדי לתבניות בקרה אופטיים עבור מערכות בקרה אופטיים עבור מערכות בקרה אופטימחדשניים עבור מערכות בקרה אופטיים עבור מערכות בקרה (cotexitate גבי משטחים של מערכות בקרה (cotexitates) עבור מערכות בקרה (cotexitates (cotexituptexituptexituptexituptexitate) עבור מערכות בקרה (cotator (cotexitate) של מערכות בקרה (cotto-int

טכנולוגיות Actuation

מנגנוני הפעולה להעלאת כנפיים נופלות לקטגוריות:

  • (FLT:0)Shape Memory Alloys (SMAs): irFLT:1 סגסוגת מתכתית אלה יכול לשחזר צורה מוגדרת מראש כאשר מחומם מעל טמפרטורת טרנספורמציה. SMAs משמשים כחוטים קלים או ribbons כי החוזה כאשר מחומם מבחינה חשמלית, יצירת כוחות גדולים כדי deflect גמישים riect או ספאrs.
  • (FLT:0)Piezoelectric Actuators:FreaLT:1 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) פולימרים חשמליים (EAPs): אנדרט 1:1 ידוע גם כשרירים מלאכותיים, חומרים אלה משתנים צורה תחת שדה חשמלי יישומי. Dielectric elastomer Actuators (DEAs) מציעים זנים גבוהים, צפיפות נמוכה, ופעולה שקטה.
  • (FLT:0) מערכות מכניות וhydrulic:03F1) פועלים ארכיוניים (מנועים חשמליים, ג'ק ברג, פינות הידראוליות) ניתן לשלב עם מבנים תואמים כדי לייצר מורפיום.ה- FlexSys הסתגלות שביל Complianting Edge (TEedgeing Edge) פרויקט שיתוף פעולה בין נאס"א ל- FlexSysys, משתמש באצבעות גמישות של מעבורת של מערכת תעופה מסוג זה, אשר מונעת על ידי מערכת הפעלה חשמלית מסוג CIRD.

יישום מבני: Compliant Mechanisms and Flexes

כנפיים מורפיות חייבות לשלב כוח רב-קיום עם היכולת לפענח שוב ושוב ללא עייפות.הפתרון המבני נמצא ב ** מנגנונים עקביים ** - מבנים מונואוליתטיים אשר משיגים תנועה באמצעות עיוות אלסטי ולא מפרקים. מנגנונים אלה יכולים להיות מיוצרים באמצעות הדפסה תלת-ממדית או ממרנגט מדבקים מתקדמים חומרים כמו אלומיניום, טיטניום, או פולימרים מחוסנים פחמן-מרוסנים, אך הם חייבים להישאר גמישים, כולל קרינת עור אחת, אך ורקמות, אך ורקמות, כולל לוחמת-מפלקסים, כולל אדפטיים מורכבים, כולל אדמירליות מורכבת, אך ורקמות עורית, אך ורקמות, כולל לוחים, כולל אדפטיים, כולל אדפטיים, כולל אדמירליות מורכבת, כולל גם לוחות מתכתית-מפלקסים, אך ורקמות-מפלקסים, אך ורקמות-מפלקסים, המכילה, אך ורקמות עורית אחת, כולל גם לוחית אחת, המכילה, המכילה, המכילה, המכילה מורכבת, המכילה, מורכבת, כולל לוחים, כולל לוחים, כולל לוחים, כולל לוחים, כולל אדפטיים, כולל גם לוחות מתכתיטרטיביים מורכבים, כולל לוח מתכתיטרקטי

היתרונות של ריצוף גבוה הסתגלות באמצעות משכנתא

דור המעלית המשודרג ל- Takeoff and Landing

על ידי שינוי מתמיד של סומבר, כנפיים מורפיום יכול לייצר באופן משמעותי יותר חסכוניים מעליות מעליות מאשר קשקשים קונבנציונליים ללא תופעות לוואי של הפרדה זרימה זרימה. החלק, ללא פערים מעל פני השטח העליון עיכובים מעבר שכבת מעבר ולהפחית את גרזל בהשוואה ל flapsted flaps.זה מאפשר למטוס להשיג את אותה המעלית במהירויות נמוכות יותר, לקצר את אורך המסלולים הדרושים - יתרון עבור פעולות משדות אוויר קטנים יותר או ערכות נושאות.

יעילות הדלק מגיעה מעבר ל- Flight Envelope

היכולת לייעל את צורת הכנפיים עבור כל שלב הטיסה באופן ישיר להפחית את צריכת הדלק.במהלך הטיפוס, את האגף ניתן להגדיר לסומט מתון שמשפר את יחס המעלית-ל-דראג'. בשיוט, החניכים האגף למזער את הגרור המושרה. Descent וגישה יכולים להשתמש בתצורה של הונאה גבוהה המאפשרת idle או ליד-idle-idle-idle דחף, חיסכון וצמצום מחקרי רעש מציעים כי ניתן להשיג רק שבילים מסחריים בודדים עד 35% בלבד.

צמצום רעש והשפעה קהילתית

Smooth, מורפיום מתמשך מבטל את הפערים ואת החללים הקשורים עם flaps פרוסים ו-Selats, שהם מקורות עיקריים של רעש מסגרת אוויר. על ידי מתן גישות תלולים, נמוך-הרוסטים, כנפיים מורפיום יכול להפחית רעש המנוע ושאגת אוויר. הבדיקות של נאס"א ACTE הראו ירידה של 40% ברעש אוויר במהלך הנחיתה כאשר שבילי המתפתל מחליפים מחליפים מחליפים את הסטיות הקונבנציונאליות.

שיפור איכות הנסיעה ועומס הקלה

שינוי צורה מחוספס ומהיר מאפשר הבהרת עומס גור פעיל.כאשר חיישן מזהה גור למעלה, הזרוע יכולה מיד להפחית את הטור או לסובב כדי להוריד את זווית ההתקפה, ובכך להפחית את ספייק המעלית המושרה.זה לא רק משפר את הנוחות של הנוסעים אלא גם להפחית עייפות מבנית ועומסים, ומאפשר עיצובים קלים יותר אוויר.

אתגרים מול אימוץ כנפיים של Morphing Wingאימוץ

חיים טבעיים ושומן

מבנים ממורפינג חייבים לסבול מיליוני מחזורי עיוות במהלך חייהם התפעוליים. עורים גמישים ומפרקים תואמים נוטים לפצח, להתעמק, ולמצוץ. בעוד שסגסוגת זיכרון צורה מספקת עמידות גבוהה לעייפות, הזן שלהם הוא מוגבל (בדרך כלל 4–8%). העורים האוסטומריים מתפוגג תחת קרינה UV וחשיפה לאזון.

ניהול מורכבות והסמכת

מערכת הבקרה של כנף מורפיום מורכבת הרבה יותר מאשר עבור להקות קונבנציונליות.עם מאות מעלות פעילות עצמאיות של חופש, בקר חייב להבטיח יציבות מבנית, להימנע משטף, ולשמור על ביצועים אווירודינמיים בכל תנאי הטיסה.

משקל ואנרגיה

חיישנים, חיישנים, בקרים ומערכות כוח להוסיף משקל בהשוואה לדלפק פשוט של hing.האנרגיה הנדרשת כדי לפענח את הזרוע - במיוחד נגד עומסי אווירודינמיקה - יכול להפחית כמה חיסכון דלק.עם זאת, התקדמות בסגסוגת זיכרון קל משקל ומנגנוני העצמת מכונות להפחית את העונשים האלה. אינטגרטיבי אופטימיזציה עיצוב מראה כי המשקל הנוסף יכול להיות יותר מאשר פיצוי על ידי דלק מופחת ותחזוקת קל יותר (חלקים).

מחקר וגילויים אמיתיים

נאס"א: Compliant Trailing Edge (ACTE) Flight Tests

פרויקט ACTE, סיכם בשנת 2018 בהצלחה את קצה שביל מורפיום על מיטה מבחן מפרץ הזרם III.העור המטריקס גמיש Composite (FMC) ומבצע יחיד בצד אפשר את קצה הדרך ל deflect מ +10 ° (עד) ל- -30° (למטה) המערכת מבוצעת ללא פגמים על פני מספר טיסות, השגת ירידה ברעש ורווחים ביצועים.נאס"א עוברת כעת ל-QQKQKeric (ST, כולל בקרת בטיחותית, ו-E), כולל בקרת בטיחותית, ו-זמנית, כולל:

מבנה המטוסים של DARPA (MAS)

תכנית MAS של DARPA פיתחה וניסוי טיסה שני עיצובים שונים: כנף התואם הבאהג'נבה (על ידי NextGen Aeronautics) ו- Lockheed Martin מתקפלת.המושג האגף המתקפל אפשרו לעגל שינויים גורפים במודל F-4, בעוד אבטיפוס מוקדם אלה עומדים בפני אתגרים מבניים, הם הוכיחו כי ניתן להשיג מורפיום בטיסה והדגישו את הצורך עבור קומפקטיים, פועלים בעלי יכולת גבוהה, פועלים.

מחקר אירופי: SARISTU ו- C2NUM

פרויקט **SARISTU (Smart Intelligent Aircraft Structures) של האיחוד האירופי, הושלם בשנת 2015, משולב droop-nose מוביל הקצוות ו-Mosing שבילים על מודל של איירבוס A320 בקנה מידה רוח של דגם.הפרויקט הראה ירידה של 5-6% במשלוח ושיפור מהירות נמוכה.

כיוונים עתידיים ומושגים מתעוררים

מלא-Span Morphing and Distributed Actuation

כנפיים עתידיות יכולות להשיג שינוי צורה כמעט בלתי שפוי לאורך כל הסבב באמצעות מערך של פועלים קטנים בעלות נמוכה - מושג הידוע בשם ** מחולק מורפיום ** זה יאפשר שליטה זרימה מקומית, כגון שינויים סומונים דינמיים לנגודות נגד או לייעל את ההפצה במהלך סיבובים.

שילוב עם הנעה חשמלית ואוויר עירונית

כמו מערכות הנעה חשמלית היברידית וחשמלית הופכות נפוצות יותר, כנפיים מורפיום יכולות לשחק תפקיד מפתח בקביעת תצורה קצרה של השתלטות ונחיה אנכית (eSTOL) תצורה של מטוס eVTOL עם כנף מורפטיבית יכול לעבור מתצורה מרחפת גבוהה לצורה דלת-דזה בתוך שניות.

אופטימיזציה של Shapeing Machine Learning

השילוב של חישה ולמידה של מכונות יאפשר למפות כנפיים ללמוד ולתאם באופן רציף לתנאי הטיסה הנוכחיים במקום להשתמש בטבלאות תצוגה מראש, רשת עצבית יכולה להיות מאומנת לחזות את הצורה האופטימלית הממזערת את גרגור או ממקסימה על בסיס נתונים בזמן אמת חיישן זמן. רמה זו של אוטונומיה יכולה בסופו של דבר להוביל לכנפיים כי הן בתגובה לתופעות לא יציבות כמו גוסטנס, פתור, או שיפור יעילות אנושית, ואפילו מעבר ליעילות אנושית.

מסקנה: דרך מעשית קדימה

טכנולוגיות כנף מורטינג מהוות שינוי יסודי כיצד אנו חושבים על אווירודינמיקה של מטוסים ועיצוב מבני.בעוד אתגרים משמעותיים נשארים - במיוחד בעמידות חומרית, הסמכה למערכת בקרה, ועלות - היתרונות של מעלית גבוהה הסתגלות בזמן אמת משכנעים.הקטנת דרישות המסלול, צריכת דלק נמוכה יותר, פעילות שקטה יותר, ובטיחות טיסה משופרת הופכת כנפיים מפתח המאפשרות לדור הבא של מטוסים מסחריים, אוויריים, ואוויריים מתקדמים, כמו חומרים חדשים, ללא שינוי, עם זרם חשמלי, עם זרם חשמלי מתמשך, עם זרם אווירי תנועה, עם זרם אווירי, וחדשני, וחדשני, ללא תנועה, וחדשני, ואוויר, ללא שינוי יעיל יותר, עם זרם יעיל יותר, עם זרם אווירי, עם זרם יעיל יותר, עם זרם יעיל יותר, עם זרם חשמלי, עם זרם אווירי, וגמישות, עם זרם אווירי חשמל חכם, עם זרם יעיל יותר, עם זרם אווירי, עם זרם אווירי, עם זרם אווירי, ואווירי, עם זרם יעיל יותר, עם זרם אווירי, עם זרם יעיל יותר, עם זרם יעיל יותר, עם זרם אווירי, ואוויר, ללא תנועה אוטונומי, ואוויר, עם אנרגיה, ואוויר, וגמישות, עם זרם אווירי, ללא תנועה אוטונומי יותר, ואוויר,

(ב) לעיין בממצאים האחרונים של [[המאה ה-1]], וכן ב[[1924]], [[1924]], [[1924]], [[1924]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]] ו[[1924]], [[1924]]]]