211service.com
Energiją taupančių malūnsparnių peiliai
Sraigtasparniai gali atlikti neįtikėtinų akrobatinių žygdarbių, tačiau jie taip pat yra triukšmingi, drebantys ir brangūs. NASA mokslininkai kuria sraigtasparnių mentes su formą keičiančia išmaniąja medžiaga, kuri leistų važiuoti sklandžiau, tyliau ir taupiau degalus.
Išmanieji peiliukai: NASA išbandė savo naujas pavaras vėjo tunelyje Ames tyrimų centre, naudodama viso dydžio sraigtasparnio mentes (viršuje). Pavaroje (apačioje) yra pjezoelektrinių medžiagų, kurios, veikiamos elektrinio lauko, keičia formą. Viršutiniame dešiniajame vaizdo kampe esantys laidai yra pjezoelektriniai kaminai. Įjungus įtampą, jie šiek tiek išsiplečia ir sukuria mechaninį judesį, kuris judina sklendę aukštyn ir žemyn. (Atvartas yra ilga, plona, geltona ašmenų dalis viršutiniame paveikslėlyje.)
Ašmenys naudoja pjezoelektrines pavaras – mechaninius įtaisus, kuriuose yra medžiaga, kuri keičia formą veikiant elektriniam laukui. Šis formos pokytis deformuoja rotoriaus mentę jam besisukant ir pagerina sraigtasparnio aerodinamines charakteristikas.
Praėjusiais metais NASA, bendradarbiaudama su aviacijos ir kosmoso kompanija Boeing , Gynybos pažangių tyrimų projektų agentūra ( DARPA ), ir JAV armija išbandė pirmąją pilno masto rotoriaus mentę, kuri naudoja šią technologiją vėjo tunelyje, imituojančiame skrydžio sąlygas. Sistema žymiai sumažino vibraciją, taupė energiją ir leido tiksliau valdyti rotoriaus judėjimą. Ateityje sistema taip pat galėtų sumažinti triukšmą. Dabar jis paruoštas išbandyti skrydžiui, nors pirmojo skrydžio data dar nenustatyta.
Šiuo metu mes stengiamės suprasti ir įvertinti viską, ką pasiekėme viso masto vėjo tunelyje, sako Williamas Warmbrodtas, projekto vadovas iš NASA Skrydžių transporto priemonių tyrimų ir technologijų skyriaus. Ames tyrimų centras , Kalifornijoje.
Kai sraigtasparnio geležtė praeina per orą, ji palieka žadintuvą, o kai už jo esanti geležtė praeina per tą bangą, ji patiria periodinę vibraciją. Paleidus ašmenis, galima periodiškai judinti ašmenų sklendes su tinkama amplitudė, faze ir dažniu, kad ši vibracija būtų panaikinta. Stevenas Hallas , MIT aeronautikos ir astronautikos profesorius ir NASA projekto konsultantas.
Žmonės jau seniai kalbėjo apie išmaniųjų medžiagų naudojimą orlaiviuose, tačiau iš tikrųjų trūko tinkamos pavaros, kad tai būtų praktiška, sako Hall. Ankstesnės pastangos, susijusios su hidraulinėmis pavaromis, pasirodė per sunkios ir lėtos, kad būtų praktiškos. Sunku atlikti hidrauliką besisukančiame rėme: reikia pakankamai jėgos, kad atlenktumėte sklendę, nes oro apkrovos yra labai didelės, ir jūs turite tai daryti reikiamu dažniu, sako Hall.
Pūtas vėjas: Viso masto sraigtasparnio mentės su pavaromis buvo išbandytos didžiausiame pasaulyje vėjo tunelyje, esančiame NASA Ameso tyrimų centre Kalifornijoje. Vėjo tunelis imituoja skrydžio sąlygas, lygiavertes važiavimui 155 mazgų greičiu.
Naujoji pavara yra plieniniame rotoriaus mentės rėme šalia mentės galo, kur aerodinaminės jėgos yra didžiausios, ir užpakalinės dalies sklendės, kuri besisukdama juda aukštyn ir žemyn. Galios stiprintuvai perduoda elektrinį lauką pjezoelektrinei medžiagai pavarų viduje, o ši medžiaga reaguoja keisdama ilgį, išplėsdama labai nedidelį kiekį (maždaug nuo 10 iki 20 tūkstantųjų colių). Tai perkelia strypą statmenai ašmenų atvartui, kuris stumia atvartą. Jūs darote nedidelį judesį, jį pakankamai sustiprindami, kad atvartas pajudėtų keliais laipsniais, sako Hall.
Tačiau sklendės judėjimas sukuria dramatiškus ašmenų aerodinaminius pokyčius. Atvartas gali padėti generuoti pakėlimą arba oro greitį, o lėktuvas gali naudoti tik sklendes kilimui ir tūpimui, tokius sklendes galima naudoti bet kuriuo metu sraigtasparnio skrydžio metu.
Tikrai svarbu, kad pjezoelektrinės medžiagos būtų standžios ir gali greitai keisti formą. Štai kodėl tai yra priimtina pavara, sako Hall. Dėl išmaniųjų medžiagų pavaros sistema taip pat yra lengva ir kompaktiška. Be to, NASA mokslininkai sukūrė pavaros sistemą taip, kad ji tilptų į esamų sraigtasparnių ašmenų struktūrą, nekeičiant rotoriaus menčių konstrukcijos.
Išmaniosios medžiagos žada didžiulį pažadą pakeisti mūsų sraigtasparnių orlaivių projektavimą, konstravimą ir valdymą, sako Warmbrodt.
Projektas gali turėti keletą papildomų dalių: JAV armija kuria antrąjį rotorių, naudodama elektros variklius, o DARPA ką tik paskelbė apie prisitaikantįjį rotorių (Mission Adaptive Rotor). JŪRA ) programa, kurioje bus nagrinėjama daugybė technologijų, įskaitant išmaniąsias medžiagas, siekiant patobulinti kariniuose sraigtasparniuose naudojamas rotoriaus mentes.
Warmbrodt priduria, kad DARPA MAR programa yra kitas žingsnis siekiant išsiaiškinti, kaip ketiname radikaliai pakeisti sraigtasparnio geležčių dizainą, kad pasiektume naują našumo lygį.