Remodelación de aeronaves

Los ingenieros de vuelo siempre han buscado inspiración en la naturaleza. Ahora lo están mirando aún más de cerca. Utilizando materiales y sistemas informáticos que detectan y responden automáticamente a sus entornos, los científicos de un consorcio de investigación de Texas financiado por la NASA están construyendo componentes para aviones dramáticamente experimentales. Los nuevos aviones y naves espaciales serán más fuertes y ligeros; también podrán curar daños en sus sistemas, hacerse más aerodinámicos en condiciones cambiantes e incluso modificar la forma de sus alas durante el vuelo.

Cerca de 30 investigadores en seis universidades están siendo financiados a través del nuevo Instituto de Texas para Estructuras y Materiales Bio-Nano Inteligentes para Vehículos Aeroespaciales, con sede en la Universidad Texas A&M en College Station. El desafío es realmente si podemos imitar la naturaleza, dice Satish Nagarajaiah, un ingeniero civil de la Universidad de Rice involucrado en el proyecto. Para crear aviones que se comporten más como insectos y pájaros, los investigadores desarrollarán materiales compuestos que incorporen moléculas orgánicas y biológicas para su uso en materiales estructurales, sensores y actuadores. Superficies de control como los flaps, que se han utilizado durante décadas, podrían ser reemplazadas por alas que se transforman continuamente para maximizar la aerodinámica y consumir menos combustible.

Esta historia fue parte de nuestro número de marzo de 2003

• Ver el resto del número
• Suscribir

El grupo de nanomateriales funcionalizados del instituto, por ejemplo, está modificando nanotubos de carbono (moléculas de carbono en forma de tubería con propiedades electrónicas y estructurales inusuales) para crear una piel para aviones avanzados, dice el líder del grupo Enrique Barrera, ingeniero mecánico de la Universidad de Rice. La capa exterior será sensible a los cambios en el flujo de aire y la tensión mecánica; y utilizará los nanotubos de carbono como pequeños actuadores para ayudar a las máquinas a modificar sus formas en respuesta a las cambiantes condiciones aerodinámicas.

Además de desarrollar los materiales, los investigadores del instituto deberán crear métodos completamente nuevos para controlar los vehículos. Los pilotos de hoy ajustan las posiciones de superficies tales como flaps y timones, pero los nuevos aviones cambiarán sus formas por completo y pueden tener 100 veces más sensores y actuadores, predice David Zimmerman, un ingeniero mecánico de la Universidad de Houston que dirige los sistemas inteligentes del instituto. grupo. La teoría para manejar eso simplemente no existe hoy, dice. Así que su grupo está desarrollando nuevos algoritmos de control que permitirán que un avión decida qué forma adoptar basándose en la información de sus sensores.

Aunque puede llevar 15 años construir una aeronave con la capacidad de reformarse a sí misma en respuesta a su entorno, los componentes estructurales y de detección creados por el consorcio pueden abrirse camino hacia las naves espaciales y la Estación Espacial Internacional en solo dos o tres años, dice Barrera. . La NASA ciertamente ha puesto mucho esfuerzo en esto, dice Rick Claus, ingeniero eléctrico del Instituto Politécnico de Virginia y ex ingeniero de la NASA. Pero crear materiales mejorados con las características necesarias para lograr los objetivos del instituto, advierte, va a ser una tarea difícil.

esconder