El MIT y NASA desarrollan "metamaterial" para aviación


El MIT y la NASA desarrollan un ala "metamaterial"  que se auto-forma, hecha de cientos de diminutas partes.

Por David Szondy

El siguiente artículo que se origina en el Instituto de Tecnología de Massachussetts (MIT) es una traducción del publicado en Internet por "NEW ATLAS". Lo reproducimos en el interés de que nuestros lectores estén al tanto de las novedades que se producen en el área aeronáutica.
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Un equipo de investigadores liderado por la NASA y el MIT ha creado un nuevo diseño radical de alas que no sólo es mucho más liviano que las alas convencionales, sino que también tiene el potencial de reconfigurarse automáticamente para cumplir con las condiciones de vuelo del momento.


Construido con pequeñas baldosas de polímero idénticas conectadas por montantes, el nuevo "metamaterial" mecánico promete una producción y mantenimiento de aeronaves más rápido y más barato.
 
Las alas de los aviones son estructuras complicadas que son costosas de diseñar, construir y mantener. Para hacer su trabajo, requieren un complejo sistema de superficies de control, motores, cables e hidráulica para funcionar, de modo que un ala rígida pueda usar superficies de control rígidas que se deslizan e inclinan para controlar el flujo de aire que pasa sobre ellas.

Una forma nueva de fabricar aviones. Aquí el metamaterial sometido a túnel de viento.

El problema es que esas superficies rígidas no son en manera alguna tan eficientes como podrían serlo. Peor aún, cada ala es transigir, no con un ala ideal, sino entre una serie completa de formas de ala ideales que serían necesarias para proporcionar el mejor rendimiento al despegar, aterrizar y cualquier otra condición de vuelo entre medio.

Esta es una razón importante por la cual los aviones son tan costosos de construir y también por qué su diseño es casi invariablemente el sub-óptimo de un par de alas pegadas a un tubo.

Sin embargo, el equipo de la NASA / MIT tiene una alternativa en la construcción de un ala que se auto-forma. Esa idea no es nueva. El primer Aparato Volante de los hermanos Wright en 1903 usó un ala de auto-formación para los controles, pero la nueva idea es construir el ala a partir de baldosas en forma de cubos, triángulos u otras formas de polímeros diminutos, idénticos, huecos, similares a la goma hechos de monturas del tamaño de una cerilla a lo largo de cada borde. Estos se pueden atornillar juntos para formar una estructura entramada abierta y liviana que está cubierta por una capa delgada similar a un polímero como  piel.


 La nueva foma de construir aviones permitiría diseños radicales. 

Según el MIT, el resultado es un "metamaterial" mecánico que tiene la misma rigidez que un ala convencional, pero la densidad de un aerogel. En términos de números, eso significa reducir la densidad  de la goma de 1,500 kg por metro cúbico a 5,6 kg por metro cúbico. Esto no sólo hace que el ala sea mucho más liviana, sino que también es capaz de reformarse para satisfacer las condiciones de vuelo.

 
La concepción del artista muestra un avión de cuerpo de ala integrado, habilitado por el nuevo método de construcción, ensamblado por un grupo de robots especializados, que se muestra en naranja.

 
El concepto del artista muestra aviones integrados de cuerpo de ala, habilitados por el nuevo método de construcción ensamblado por un grupo de robots especializados, que se muestra en color naranja. (Eli Gershenfeld / NASA Ames Research Center).


Aviones de ala combinada serían ideales para la nueva propuesta.

Pero lo más inteligente es que el diseño se puede hacer aún más simple y liviano al eliminar la necesidad de activadores y cables complejos y pesados ​​para realizar la reconfiguración. El equipo dice que al hacer coincidir la flexibilidad y la posición relativa de las monturas en el material del ala con las cargas colocadas sobre él, el mismo puede reconfigurarse pasiva y automáticamente en la forma necesaria.

La primera versión del material fue hecha a mano usando chorros de agua para producir cada loseta en cuestión de minutos, pero un nuevo método de moldeo por inyección ha reducido esto a 17 segundos. Al combinar esto con el ensamblaje robótico, será posible no sólo aumentar el sistema mientras se mantienen bajos los costos, sino que también dará libertad a los ingenieros para usar diseños de aeronaves más eficientes, como un ala combinada donde el casco y el ala se funden uno en otro. Además, el sistema también podría usarse para construir grandes turbinas eólicas en su sitio o para construir estructuras en el espacio.


Traducción especial para el UAPSG-GEFAI por Milton W. Hourcade

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