وكالة الناسا ومعهد ماساتشوستس يبتكرون أجنحة المقاتلات المستقبلية

[يوسف بن تاشفين]

يُظهر مهندسو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وناسا نوع جديد من جناح الطائرة ، مُجمّع من قطع متماثلة صغيرة.


هذا النوع الجديد الجذري من جناح الطائرة الذي ابتكره واختبره مهندسو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وناسا ، يمكن أن يتيح تصميمات أخف وزنا وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة.
يقول الباحثون إن الجناح ، الذي تم تجميعه من مئات القطع المتطابقة الدقيقة ، يمكن أن يغير شكله للتحكم في رحلة الطائرة ، ويمكن أن يوفر دفعة قوية في إنتاج الطائرات ، وكفاءة الطيران ، والصيانة.

 

[يوسف بن تاشفين]

بدلاً من طلب أسطح منفصلة متحركة مثل الجنيحات للتحكم في لفة ونغمة الطائرة ، كما تفعل الأجنحة التقليدية ، فإن نظام التجميع الجديد يجعل من الممكن تشويه الجناح بالكامل ، أو أجزاء منه ، من خلال دمج مزيج من الصلابة والمرونة المكونات في هيكلها. ثم يتم تغطية المجموعات الفرعية الصغيرة ، التي يتم تثبيتها معًا لتشكيل إطار شبكي مفتوح وخفيف الوزن ، بطبقة رقيقة من مادة بوليمر مماثلة للإطار.

 

[يوسف بن تاشفين]

والنتيجة هي جناح أخف بكثير ، وبالتالي أكثر كفاءة في استخدام الطاقة ، من تلك التي مع التصاميم التقليدية ، سواء كانت مصنوعة من المعدن أو المواد المركبة ، كما يقول الباحثون. نظرًا لأن الهيكل ، الذي يتكون من آلاف المثلثات الصغيرة من الدعامات التي تشبه عود الثقاب ، يتكون في الغالب من مساحة فارغة ، فإنه يشكل "مادة ملوثة" ميكانيكية تجمع بين الصلابة الهيكلية للبوليمر الشبيه بالمطاط والخفة الشديدة والكثافة المنخفضة للمادة الهوائية .

يمكن أن يوفر النهج الجديد لبناء الجناح مرونة أكبر في تصميم وتصنيع الطائرات المستقبلية. تم اختبار تصميم الجناح الجديد في نفق للرياح تابع لوكالة ناسا ، وقد تم وصفه اليوم في مقال في مجلة Smart Materials and Structures ، شارك في تأليفه مهندس الأبحاث نيكولاس كرامر في ناسا أميس بكاليفورنيا. خريج معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا كينيث تشيونغ SM '07 دكتوراه '12 ، الآن في ناسا أميس ؛ بنيامين جينيت ، طالب دراسات عليا في مركز معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا للبتات والذرات ؛ وثمانية آخرون.
و توضح جينيت أنه لكل مرحلة من مراحل الرحلة - الإقلاع والهبوط ، الإبحار ، المناورة وما إلى ذلك - لكل منها مجموعة خاصة به ومختلفة من معايير الجناح المثلى ، لذلك الجناح التقليدي هو بالضرورة حل وسط لم يتم تحسينه لأي من هذه ، وبالتالي تضحيات الكفاءة. يمكن للجناح المشوه باستمرار أن يوفر تقريبًا أفضل من أفضل التكوين لكل مرحلة.

 

[يوسف بن تاشفين]

على الرغم من أنه قد يكون من الممكن تضمين المحركات والكابلات لإنتاج القوى اللازمة لتشويه الأجنحة ، إلا أن الفريق اتخذ هذه الخطوة إلى الأمام وصمم نظامًا يستجيب تلقائيًا للتغيرات في ظروف التحميل الديناميكية الهوائية عن طريق تغيير شكله - وهو نوع من ضبط النفس ، السلبي عملية إعادة تشكيل الجناح .

 

[يوسف بن تاشفين]

يقول Cramer ، العضو الرئيسي للمشروع: "إننا قادرون على تحقيق الكفاءة من خلال مطابقة الشكل مع الأحمال في زوايا مختلفة من الهجوم". "نحن قادرون على إنتاج نفس السلوك بالضبط الذي ستفعله بنشاط ، لكننا فعلناه بشكل سلبي."

يتم تحقيق كل ذلك من خلال التصميم الدقيق للمواضع النسبية للدعامات ذات مقادير مختلفة من المرونة أو الصلابة ، المصممة بحيث ينحني الجناح أو المقاطع منه بطرق محددة استجابة لأنواع معينة من الضغوط.

لقد أظهر Cheung وآخرون المبدأ الأساسي الأساسي قبل بضع سنوات ، حيث أنتجوا جناحًا طوله حوالي متر واحد ، مشابهًا لحجم الطائرات النموذجية التي يتم التحكم فيها عن بُعد. الإصدار الجديد ، الذي يبلغ طوله حوالي خمسة أضعاف ، يمكن مقارنته من حيث الحجم بجناح طائرة ذات مقعد واحد ويمكن أن يصنع بسهولة.

بينما تم تجميع هذا الإصدار يدويًا من قبل فريق من طلاب الدراسات العليا ، فقد تم تصميم العملية المتكررة ليتم إنجازها بسهولة من خلال مجموعة من روبوتات التجميع الصغيرة البسيطة ذاتية الحكم. يقول جينيت إن تصميم واختبار نظام التجميع الآلي هو موضوع المشروع القادم.

 

[يوسف بن تاشفين]

تقول جينيت إن الأجزاء الفردية للجناح السابق قد تم قطعها باستخدام نظام اتيرجيت ، واستغرق الأمر عدة دقائق لجعل كل جزء على الشكل المرغوب فيه. يستخدم النظام الجديد صب الحقن مع راتنجات البولي إيثيلين في قالب ثلاثي الأبعاد معقد ، وينتج كل جزء - بشكل أساسي مكعب مجوف يتكون من دعامات بحجم عود الثقاب على طول كل حافة - في 17 ثانية فقط ، كما تقول ، مما يجعله طويلاً أقرب إلى مستويات الإنتاج القابلة للتطوير.

تقول: "الآن لدينا طريقة تصنيع". في حين أن هناك استثمارًا مبكرًا في الأدوات ، بمجرد القيام بذلك ، "الأجزاء رخيصة الثمن" وتضيف "لدينا صناديق وصناديق منهم ، كلها متشابهة ."

وتضيف أن كتلة الشبكة الناتجة تبلغ 5.6 كيلوغرام لكل متر مكعب. على سبيل المقارنة ، يبلغ المطاط حوالي 1500 كيلوغرام لكل متر مكعب. تقول جينيت: "لديهم نفس الصلابة ، ولكن لدينا أقل من واحد في الألف من الكثافة".

نظرًا لأن التكوين العام للجناح أو أي بنية أخرى مبني من وحدات فرعية صغيرة ، فإنه لا يهم حقًا شكل الشكل. تقول: "يمكنك صنع أي هندسة تريدها". "حقيقة أن معظم الطائرات هي نفس الشكل" - أساسا أنبوب مع أجنحة - "هو بسبب حساب. إنه ليس دائمًا الشكل الأكثر فاعلية ". لكن الاستثمارات الضخمة في عمليات التصميم والأدوات والإنتاج تجعل من السهل البقاء مع تكوينات قائمة منذ فترة طويلة.

 

[يوسف بن تاشفين]

يعني طائرة الجيل السادس أصبحت حقيقة مطلقة بفعل تضافر الجهود بين ناسا ومعهد ماساتشوستس.

 

[يوسف بن تاشفين]

لقد أوضحت الدراسات أن الهيكل المتكامل للهيكل والجناح يمكن أن يكون أكثر فاعلية بالنسبة للعديد من التطبيقات ، ومن خلال هذا النظام ، يمكن بناء تلك واختبارها وتعديلها وإعادة اختبارها بسهولة.

يقول دانييل كامبل ، باحث في الهياكل في شركة أورورا فلايت ساينسز ، وهي شركة بوينج لم تشارك في هذا البحث: "يُظهر البحث وعودًا بتخفيض التكلفة وزيادة الأداء في الهياكل الضخمة والخفيفة الوزن". "إن معظم التطبيقات الواعدة على المدى القريب هي التطبيقات الهيكلية للمراكب الجوية والهياكل الفضائية ، مثل المقاتلات."

تقول جينيت إن الجناح الجديد صُمم ليكون أكبر حجم ممكن في نفق الرياح عالي السرعة التابع لناسا في مركز لانغلي للأبحاث ، حيث كان أداءه أفضل قليلاً مما كان متوقعًا.

تقول جينيت إنه يمكن استخدام نفس النظام لإنشاء هياكل أخرى ، بما في ذلك شفرات التوربينات الريحية الشبيهة بالجناح ، حيث يمكن أن تتجنب القدرة على القيام بالتجميع في الموقع مشاكل نقل الشفرات الأطول. يجري تطوير مجموعات مماثلة لبناء هياكل فضائية ، وقد تكون مفيدة في النهاية للجسور وغيرها من الهياكل عالية الأداء.

ضم الفريق باحثين من جامعة كورنيل ، وجامعة كاليفورنيا في بيركلي ، وجامعة كاليفورنيا في سانتا كروز ، ومركز أبحاث لانغلي التابع لناسا ، وجامعة كاوناس للتكنولوجيا في ليتوانيا ، والمؤهلين للخدمات الفنية ، في موفيت فيلد ، كاليفورنيا. تم دعم هذا العمل من قبل برنامج ناسا ARMD Convergent Aeronautics Program (مشروع MADCAT) ، ومركز MIT للبتات والذرات
MIT Center for Bits and Atoms.

 

[يوسف بن تاشفين]

 

[يوسف بن تاشفين]

الخيال العلمي يصبح حقيقة مطلقة.

 

[BIG BOSS V]

التقنية ثورية و واعدة
لكن لدي سؤالين هنا بالنسبة لتطبيقها على طائرة مقاتلة
الاول
كيف سيتفاعل الجناح و الهيكل مع الحرارة الناتجة عن التحليق بسرعات عالية

ثانيا
ماذا سيحدث للهيكل ككل حينما يتلقى الرصاص مختلف الأعيرة من دفاعات العدو الجوية و هل سيصمد و يحافظ على خصائصه الإيروديناميكية أو على الاقل هل سيبقى بنفس الشكل الأصلي بعد تلقي إنفجار قريب من صاروخ جو_جو او
صاروخ أرض_ جو

 

[يوسف بن تاشفين]

التقنية ثورية و واعدة
لكن لدي سؤالين هنا بالنسبة لتطبيقها على طائرة مقاتلة
الاول
كيف سيتفاعل الجناح و الهيكل مع الحرارة الناتجة عن التحليق بسرعات عالية

ثانيا
ماذا سيحدث للهيكل ككل حينما يتلقى الرصاص مختلف الأعيرة من دفاعات العدو الجوية و هل سيصمد و يحافظ على خصائصه الإيروديناميكية أو على الاقل هل سيبقى بنفس الشكل الأصلي بعد تلقي إنفجار قريب من صاروخ جو_جو او
صاروخ أرض_ جو

لو تمعنت في الصورة فكل الأجوبة موجودة هنا

 

[يوسف بن تاشفين]

الناسا ليست حمقاء لتدلي بجميع مواصفات هده التكنولوجيا،والا ما غاية الأهمية في الاحتفاظ بالسرية المطلقة؟؟

 

[يوسف بن تاشفين]

Demonstrated the basic underlying principal:
Reversibly Assembled Cellular Composite Materials

 

[يوسف بن تاشفين]

BIG BOSS V ستجعل مني فيزيائي رغم انفي وانا الدي لا يفقه شيئا في قانون الايروديناميكية الهواء

 

[يوسف بن تاشفين]

جودة خفيفة
إن ضمان خفة الوزن والمواد عالية القوة للمواد المركبة من ألياف الكربون أمر مكلف. يحتوي Cheung and Gershenfeld (ص 1219 ، المنشور على الإنترنت في 15 أغسطس ؛ انظر منظور Schaedler et al.) على أجزاء مقطعية منتجة على نطاق واسع ويمكن تجميعها في شبكات قوية خفيفة للغاية. يتم تقسيم مركبات ألياف الكربون إلى قطع متقاطعة يمكن اختبارها بشكل مستقل وتجميعها بشكل موثوق في شبكات مربعة الشكل صلبة وقابلة للعكس.

 

[يوسف بن تاشفين]

 

[يوسف بن تاشفين]

 

[يوسف بن تاشفين]

نبذة مختصرة
نقدم المواد المركبة التي يتم تصنيعها عن طريق تجميع شبكة ثلاثية الأبعاد بعكس الأجزاء المكونة من البوليمر المقوى بألياف الكربون المنتجة بكميات كبيرة مع وصلات ميكانيكية متشابكة متكاملة. يمكن أن تستجيب المواد المركبة الخلوية الناتجة باعتبارها مادة صلبة مرنة مع معامل قياس كبير للغاية لمادة خفيفة (12.3 ميجاباسكالس بكثافة 7.2 ملليغرام لكل سنتيمتر مكعب). تقدم هذه المواد تحللًا هرميًا في النمذجة ، مع خصائص مجمعة يمكن التنبؤ بها من قياسات المكونات وأنماط التشوه التي يمكن تحديدها من خلال وضع أنواع الأجزاء. نظرًا لأن مواقع الموقع مقيدة محليًا ، يمكن إنتاج الهياكل في عملية تجميع نسبي تدمج الميزات المرغوبة لمركبات الألياف والمواد الخلوية والتصنيع الإضافي.

 

[BIG BOSS V]

لو تمعنت في الصورة فكل الأجوبة موجودة هنا
مشاهدة المرفق 14303

و مع ذلك لم تجب عن سؤال