Focus sur les installations :NASA Langley Research Center

L'installation maintenant connue sous le nom de Langley Research Center a été fondée sous le prédécesseur de la NASA - le Comité consultatif national pour l'aéronautique (NACA) - en 1917, ce qui en fait le premier laboratoire aéronautique civil aux États-Unis. La construction a commencé près de Hampton, en Virginie, à Langley Field plus tard cette année-là.

En 1931, les travaux ont été achevés sur ce qui était alors la plus grande soufflerie du monde avec une section d'essai de 30 × 60 pieds connue sous le nom de Langley Full Scale Tunnel. Le tunnel pouvait étudier des avions entiers de taille normale de l'époque et a joué un rôle déterminant dans la réalisation d'études de nettoyage de la traînée pour presque tous les modèles d'avions de combat américains à l'époque de la Seconde Guerre mondiale. Le tunnel à grande échelle a ensuite testé la capsule spatiale Mercury, le véhicule d'essai de l'atterrisseur lunaire, le F-16, des concepts de transports supersoniques et la navette spatiale.

La National Transonic Facility de Langley utilise de l'azote liquide pour modéliser plus étroitement les conditions de vol et fournit certaines des données de soufflerie les plus précises au monde. Depuis que le tunnel a commencé ses opérations au début des années 1980, il a fourni des données pour les Boeing 777 et 767, la configuration de lancement de la navette spatiale, les concepts d'avions d'affaires et le système d'abandon de lancement d'Orion.

Alors que la NASA commençait à relever les défis de l'envoi de personnes dans l'espace, Langley a contribué à l'effort. Le Space Task Group, situé à Langley jusqu'à son déménagement à Houston au début des années 1960, a entrepris de planifier le premier programme spatial des États-Unis. Le personnel de Langley a conçu l'installation d'atterrissage lunaire, un portique en treillis de 250 × 400 pieds de long avec un atterrisseur lunaire qui était suspendu par un système de câblage qui supportait tout sauf 1/6 du poids de l'atterrisseur et était utilisé pour former tous les astronautes d'Apollo atterrir sur la Lune. Lorsque le programme Apollo s'est terminé, l'installation a été convertie pour suspendre des avions et des hélicoptères pleine grandeur instrumentés, qui ont été libérés dans des conditions d'écrasement pour améliorer la résistance à l'écrasement des aéronefs. Avec le développement du concept Orion, l'installation a été utilisée pour comprendre les contraintes lors de l'atterrissage d'Orion d'abord sur le sol et avec l'ajout d'un bassin d'impact hydraulique, pour comprendre un atterrissage sur l'eau.

Au milieu des années 1960, Langley a conçu un simulateur de rendez-vous et d'amarrage pour former les astronautes Gemini et Apollo. Le système a suspendu une capsule Gemini pleine grandeur et plus tard une capsule Apollo au plafond du hangar de recherche de Langley. Le simulateur a depuis été démonté mais le système de suspension reste dans le plafond du hangar.

Langley soutient aujourd'hui les objectifs de la NASA en matière d'exploration aéronautique, de science et de technologie spatiale, avec une variété de simulateurs de vol, de souffleries, de laboratoires et de logiciels de calcul.

Aéronautique

Que ce soit pour rendre possibles les vols commerciaux supersoniques d'un océan à l'autre ou pour aider à rendre les avions plus sûrs, plus silencieux et plus économes en carburant, les experts en aéronautique de Langley guident les idées de la planche à dessin à la réalité.

En collaboration avec la Federal Aviation Administration (FAA), les chercheurs de Langley ont mené un test qui aidera les experts à évaluer la sécurité des accidents d'avion. Dans le but de réduire le nombre de décès, les chercheurs ont largué un avion de transport F-28 Fokker pleine grandeur au centre de recherche d'atterrissage et d'impact de Langley afin de générer des données pour des modèles informatiques qui mesurent la résistance aux chocs. Les données aideront à établir des normes pour les avions innovants de demain.

La NASA a continué d'ouvrir des possibilités pour de futurs vols supersoniques silencieux grâce à sa mission de démonstration de vol à faible flèche. Pour cette mission, Langley partage la responsabilité de la gestion du développement de l'avion X-59 Quiet SuperSonic Technology et dirige des plans pour évaluer la réponse au son du X-59 dans plusieurs communautés américaines, une étape vers la levée des interdictions actuelles sur les vols terrestres supersoniques.

Les chercheurs de Langley ont testé avec succès le système de vision externe du X-59. Il remplace une fenêtre de cockpit orientée vers l'avant par une combinaison de capteurs, de caméras et d'écrans d'ordinateur, offrant au pilote une vue en réalité augmentée vers l'avant. Il sera prêt pour le premier vol du X-59 prévu cette année.

Langley teste également de nouveaux concepts d'avions efficaces et étudie des technologies tout électriques pour rendre le vol à la fois plus propre et plus silencieux. Avec Boeing, les chercheurs de Langley ont conçu, construit et testé un modèle d'aile transsonique à renfort en treillis qui pourrait conduire à des avions plus économes en carburant. Ils ont également contribué aux méthodes de conception et à l'analyse du X-57 Maxwell, le premier avion expérimental entièrement électrique de la NASA.

Avec des drones électriques abordables qui pullulent sur le marché et des entreprises qui canalisent de l'argent vers des concepts tels que les taxis aériens et les avions personnels autonomes, il semble qu'une nouvelle ère de l'aviation se dessine. Les outils de sécurité des drones développés à Langley abordent les aspects pratiques du vol sans pilote :comment empêcher les véhicules aériens sans pilote (UAV) de voler là où ils ne devraient pas, comment les empêcher de s'écraser les uns sur les autres et comment les aider à atterrir en toute sécurité en cas d'urgence .

Pour comprendre comment les nouveaux véhicules aériens fonctionneront dans les villes, une équipe de chercheurs a créé le Langley Aerodrome No. 8, un avion électrique qui décolle comme un hélicoptère. Le véhicule sans pilote, créé avec des pièces imprimées en 3D, a été testé dans la soufflerie à basse vitesse de 12 pieds de Langley. Outre l'autonomie, Langley explore une foule d'autres problèmes vitaux pour les nouveaux véhicules aériens :la gestion du trafic aérien, les zones d'exclusion aérienne, les systèmes de communication et de guidage, les procédures de vol en toute sécurité et la suppression du bruit.

Langley a également développé deux nouvelles implémentations de revêtements acoustiques pour la réduction du bruit des avions grâce auxquels des canaux incurvés dans des espaces restreints peuvent être équipés pour fournir une réduction du bruit. Les deux implémentations sont les revêtements de bord latéraux des volets et les revêtements de porte de train d'atterrissage pour la réduction du bruit de la cellule. Dans ces applications, la doublure acoustique est principalement conçue pour réduire le bruit des avions qui se produit lors de l'atterrissage, ce qui aidera les avions à se conformer aux restrictions de bruit de plus en plus strictes des aéroports.

Espace

Langley rassemble activement des innovateurs, des architectes, des scientifiques et des ingénieurs pour envoyer rapidement et efficacement de petites charges utiles dans l'espace. Les petits satellites (smallsats) - définis par la NASA comme des engins spatiaux pesant 180 kilogrammes (397 livres) ou moins - peuvent aider l'agence à faire progresser la science et l'exploration humaine en offrant de nouvelles options pour réduire les coûts des missions spatiales et élargir l'accès à l'espace.

Shields-1, une démonstration de radioprotection, est devenu le premier projet réussi de petit satellite en vol libre de Langley. Roulant sur un lancement de Rocket Lab en 2018, il s'est mis en orbite avec une série d'autres démonstrations et expériences. Shields-1 a testé un nouveau matériau de blindage développé à Langley.

La puissante fusée Space Launch System lancera des missions pionnières de la NASA. L'équipe d'aérosciences de Langley a testé des configurations dans la soufflerie à plan unitaire du centre, le tunnel subsonique de 14 × 22 pieds et la soufflerie du National Transonic Facility.

Le vol d'essai réussi d'Ascent Abort-2 de la NASA a été une étape importante vers la protection des astronautes qui embarqueront bientôt pour des missions sur la Lune et, un jour, sur Mars. Le programme Orion Launch Abort System, géré à Langley, s'assurera que le système d'abandon est prêt si nécessaire.

Environ la moitié de la taille d'une souris d'ordinateur, la caméra stéréo pour les études de surface du panache lunaire (SCALPSS) se rendra sur la Lune cette année en tant que charge utile à bord d'un vaisseau spatial d'atterrissage lunaire Intuitive Machines Nova-C. Quatre des minuscules caméras montreront aux chercheurs de la NASA ce qui se passe sous un vaisseau spatial lorsqu'il atterrit sur la Lune. SCALPSS fournira des données importantes sur le cratère formé par le panache de fusée de l'atterrisseur lors de sa descente finale et de son atterrissage sur la surface de la Lune.

Les données du SCALPSS fourniront des modèles informatiques qui informeront les atterrissages ultérieurs. Les caméras SCALPSS, qui seront placées autour de la base de l'atterrisseur, commenceront à surveiller la formation des cratères à partir du moment précis où le panache du moteur chaud d'un atterrisseur commence à interagir avec la surface de la Lune. Les caméras continueront à capturer des images jusqu'à ce que l'atterrissage soit terminé. Ces images stéréo finales, qui seront stockées sur une petite unité de stockage de données embarquée avant d'être envoyées à l'atterrisseur pour une liaison descendante vers la Terre, permettront aux chercheurs de reconstruire la forme et le volume ultimes du cratère.

Langley façonne également les technologies de construction robotique dans l'espace, permettant des missions plus longues et plus éloignées. Le système léger de manipulation de surface sera utilisé par des entreprises sélectionnées pour atterrir des charges utiles sur la Lune. Grâce à un ensemble de projets d'entretien, d'assemblage et de fabrication en orbite, les chercheurs apprendront à utiliser la robotique et l'autonomie pour construire des infrastructures sur la Lune et dans l'espace.

LiDAR

La détection et la télémétrie de la lumière (LiDAR) sont devenues un outil puissant et polyvalent pour la NASA. Langley a développé Flash LiDAR pour la cartographie du terrain en temps réel et la navigation basée sur la vision synthétique. Pour tirer parti des informations inhérentes à une séquence d'images 3D acquises à des débits vidéo, Langley a également développé un algorithme de traitement d'image intégré qui peut simultanément corriger, améliorer et dériver le mouvement relatif en transformant cette séquence d'images en une image synthétique 3D haute résolution. .

Les techniques LiDAR à balayage traditionnelles génèrent une trame d'image en balayant une image une impulsion laser par pixel à la fois, tandis que Flash LiDAR acquiert une image un peu comme une caméra ordinaire, générant une image à l'aide d'une seule impulsion laser. Les avantages du Flash LiDAR permettent un guidage et un contrôle autonomes basés sur la vision pour les systèmes robotiques.

Navigation Doppler LiDAR (NDL) est envisagé pour assurer des atterrissages sûrs et précis sur des corps planétaires. NDL, qui mesure avec précision la vitesse et la position du véhicule, pourrait aider la NASA à faire atterrir la première femme et le prochain homme sur la Lune.

Technologies

• Tracer d'activité cardiaque à distance, non invasif (RENCAT) — Ce capteur vibromètre laser surveille les activités cardiaques à distance et de manière non invasive; plus précisément, les fonctions cardiaques des cycles d'ouverture et de fermeture de valve/chambre (cycles cardiaques). L'appareil fournit des informations précises sur la magnitude et la synchronisation loin de la région du cœur sans interférence avec les vêtements du patient.

• Revêtement époxy hydrophobe pour l'atténuation de l'adhérence des insectes — Les époxy contenant des éthers alkyliques fluorés servent de revêtement anti-insectes. Le revêtement robuste et durable a été développé pour améliorer l'efficacité des avions, mais pourrait être utile dans une variété d'applications où la réduction de l'adhérence des résidus d'insectes est souhaitable, comme dans les industries de l'automobile et de l'énergie éolienne.

• Atténuation de la foudre et détection des dommages — La technologie brevetée de capteur SansEC est une plate-forme de détection sans fil éprouvée capable de mesurer l'impédance électrique de la matière physique à proximité du capteur en fonction d'un changement de sa réponse de résonance. Le capteur présente une caractéristique unique pour disperser le courant de foudre afin d'aider à atténuer les dommages causés par la foudre. Dans une application d'aube de turbine, un réseau de capteurs SansEC couvrira la surface de l'aube composite, fournissant à la fois une atténuation de la foudre et une détection des dommages.

• Capteur de température sans fil sans connexions électriques — Ce capteur ne nécessite pas de connexion électrique et est construit sur la plate-forme de capteurs SansEC, qui tire parti de la mesure des changements diélectriques. Le capteur est tolérant aux dommages, flexible, précis et peu coûteux. Une application prometteuse concerne les capteurs de température des pneus.

• Station de test d'imprimante 3D — Une station de test a été développée, capable de tester in situ le dépôt de matériau et l'adhérence des couches dans un processus de fabrication additive par extrusion. La technologie résout le problème de la surveillance de la qualité des pièces pendant le processus d'impression 3D. La nouveauté est que les tests ont lieu in situ pendant la construction du composant.

• Capteur sans fil pour les applications d'emballage et de surveillance pharmaceutiques — Le capteur SansEC peut être utilisé pour des applications pharmaceutiques sans avoir besoin de contact physique. De nombreux attributs d'un conteneur peuvent être surveillés, tels que les niveaux de liquide ou de poudre, la température du contenu et les changements causés par la détérioration. La falsification peut également être détectée.

Transfert de technologie

Les connaissances techniques et les données du Langley Research Center sont mises à la disposition des titulaires de licence à des fins de commercialisation. Contactez le Concierge des licences de la NASA à l'Agence - Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer Javascript pour le voir. ou appelez le 202-358-7432 pour entamer des discussions sur les licences. En savoir plus sur NASA Langley ici .