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Remodelage d'avions
Les ingénieurs de vol se sont toujours inspirés de la nature. Maintenant, ils regardent de plus près. À l'aide de matériaux et de systèmes informatiques qui détectent et réagissent automatiquement à leur environnement, les scientifiques d'un consortium de recherche texan financé par la NASA construisent des composants pour des avions extrêmement expérimentaux. Les nouveaux avions et engins spatiaux seront plus forts et plus légers ; ils seront également capables de réparer les dommages causés à leurs systèmes, de se rendre plus aérodynamiques dans des conditions changeantes et même de transformer la forme de leurs ailes pendant le vol.
Environ 30 chercheurs de six universités sont financés par le nouveau Texas Institute for Intelligent Bio-Nano Materials and Structures for Aerospace Vehicles, dont le siège est à la Texas A&M University à College Station. Le défi est vraiment de pouvoir imiter la nature, explique Satish Nagarajaiah, un ingénieur civil de l'Université Rice impliqué dans le projet. Pour créer des avions qui fonctionnent davantage comme des insectes et des oiseaux, les chercheurs développeront des matériaux composites qui incorporent des molécules organiques et biologiques à utiliser dans des matériaux de structure, des capteurs et des actionneurs. Des gouvernes telles que les volets, qui sont utilisées depuis des décennies, pourraient être remplacées par des ailes qui se transforment continuellement pour maximiser l'aérodynamisme et consommer moins de carburant.
Cette histoire faisait partie de notre numéro de mars 2003
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Le groupe des nanomatériaux fonctionnalisés de l'institut, par exemple, modifie les nanotubes de carbone - des molécules de carbone en forme de tuyaux avec des propriétés structurelles et électroniques inhabituelles - pour créer une peau pour les avions de pointe, explique le chef du groupe Enrique Barrera, ingénieur en mécanique de l'Université Rice. La couche externe sera sensible aux changements de flux d'air et aux contraintes mécaniques ; et il utilisera les nanotubes de carbone comme de minuscules actionneurs pour aider les machines à modifier leurs formes en réponse aux conditions aérodynamiques changeantes.
En plus de développer les matériaux, les chercheurs de l'institut devront créer des méthodes entièrement nouvelles pour contrôler les véhicules. Les pilotes d'aujourd'hui ajustent la position de surfaces telles que les volets et les gouvernails, mais les nouveaux avions changeront complètement de forme et pourraient avoir 100 fois plus de capteurs et d'actionneurs, prédit David Zimmerman, ingénieur en mécanique de l'Université de Houston qui dirige les systèmes intelligents de l'institut. grouper. La théorie de la gestion qui n'existe tout simplement pas aujourd'hui, dit-il. Son groupe développe donc de nouveaux algorithmes de contrôle qui permettront à un avion de décider quelle forme prendre sur la base des entrées de ses capteurs.
Bien qu'il puisse falloir 15 ans pour construire un avion capable de se remodeler en fonction de son environnement, les composants structurels et de détection créés par le consortium pourraient se retrouver dans le vaisseau spatial et la Station spatiale internationale en seulement deux à trois ans, a déclaré Barrera. . La NASA a certainement déployé beaucoup d'efforts dans ce domaine, déclare Rick Claus, ingénieur électricien au Virginia Polytechnic Institute et ancien ingénieur de la NASA. Mais trouver des matériaux améliorés avec les caractéristiques nécessaires pour atteindre les objectifs de l'institut, prévient-il, va être une chose difficile.