Centre de recherche Langley de la NASA : Pionnier de l'innovation aéronautique

L'installation aujourd'hui connue sous le nom de Centre de recherche Langley 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, VA, à Langley Field plus tard cette année-là.

En 1931, les travaux étaient terminés 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 pleine grandeur de l'époque et a joué un rôle déterminant dans les études de nettoyage de traînée pour presque tous les avions de chasse américains de l'ère de la Seconde Guerre mondiale. Le Full Scale Tunnel a ensuite testé la capsule spatiale Mercury, le véhicule d'essai d'atterrissage lunaire, le F-16, des concepts pour transports supersoniques et la navette spatiale.

Le National Transonic Facility de Langley utilise de l'azote liquide pour modéliser plus fidèlement les conditions de vol et fournit certaines des données de soufflerie les plus précises au monde. Depuis le début de 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, des concepts de jets d'affaires et le système d'abandon au lancement d'Orion.

Alors que la NASA a commencé à faire face aux défis de mettre des gens dans l'espace, Langley a contribué à l'effort. Le Space Task Group, situé à Langley jusqu'à un déménagement à Houston au début des années 1960, s'est mis à planifier le programme spatial précoce des États-Unis. Le personnel de Langley a conçu le Lunar Landing Facility, un portail en treillis de 250 × 400 pieds avec un module lunaire suspendu par un système de câbles qui supportait tout sauf 1/6 du poids du module et était utilisé pour entraîner tous les astronautes Apollo à atterrir sur la Lune. Lorsque le programme Apollo s'est terminé, l'installation a été convertie pour suspendre des avions et hélicoptères de taille réelle instrumentés, qui étaient lâchés dans des conditions de crash pour améliorer la résistance aux chocs des avions. Avec le développement du concept Orion, l'installation a été utilisée pour comprendre les contraintes à l'atterrissage d'Orion d'abord sur sol et avec l'ajout d'un bassin d'impact hydrodynamique, pour comprendre un atterrissage sur l'eau.

Au milieu des années 1960, Langley a conçu un simulateur de rendez-vous et d'amarrage pour entraîner les astronautes Gemini et Apollo. Le système suspendait une capsule Gemini de taille réelle, puis plus tard Apollo, depuis le plafond du hangar de recherche de Langley. Le simulateur a depuis été démantelé mais le système de suspension reste dans le plafond du hangar.

Aujourd'hui, Langley soutient les objectifs de la NASA pour l'exploration aéronautique, la science et la technologie spatiale, avec une variété de simulateurs de vol, souffleries, laboratoires et logiciels de calcul.

Aéronautique

Qu'il s'agisse de rendre possibles les vols commerciaux supersoniques transcontinentaux ou d'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.

Travaillant avec la Federal Aviation Administration (FAA), les chercheurs de Langley ont mené un test qui aidera les experts à évaluer la sécurité en cas de crash d'avion. Dans le but de réduire les décès, les chercheurs ont largué un avion de transport Fokker F-28 à grande échelle à l'installation de recherche sur l'atterrissage et l'impact de Langley pour générer des données pour des modèles informatiques mesurant la résistance au crash. Les données aideront à établir des normes pour les avions innovants de demain.

La NASA a continué d'ouvrir des possibilités pour un vol supersonique silencieux futur grâce à sa mission Low-Boom Flight Demonstration. Pour cette mission, Langley partage la responsabilité de gestion pour le développement de l'avion X-59 Quiet SuperSonic Technology et mène les plans pour évaluer la réponse au son du X-59 dans plusieurs communautés américaines, une étape vers la levée des interdictions actuelles sur le vol supersonique au-dessus des terres.

Les chercheurs de Langley ont testé avec succès le système de vision externe eXternal Vision System du X-59. Il remplace un hublot de cockpit orienté vers l'avant par une combinaison de capteurs, caméras et affichages informatiques, donnant au pilote une vue en réalité augmentée vers l'avant. Il sera prêt pour le premier vol du X-59 prévu pour cette année.

Langley teste également de nouveaux concepts d'avions efficaces et étudie les 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 à treillis transsonique qui pourrait mener à des avions plus économes en carburant. Ils ont également contribué aux méthodes de conception et d'analyse pour le X-57 Maxwell, le premier avion expérimental tout-électrique de la NASA.

Avec des drones électriques abordables envahissant le marché et les entreprises investissant dans des concepts tels que les taxis aériens et les avions personnels autonomes, il semble qu'une nouvelle ère de l'aviation se profile. 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 contre les autres, et comment les aider à atterrir en toute sécurité en cas d'urgence.

Pour comprendre comment les nouveaux véhicules aériens opéreront dans les villes et villages, 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 basse vitesse de 12 pieds de Langley. Avec l'autonomie, Langley explore une foule d'autres questions vitales pour les nouveaux véhicules aériens : gestion du trafic aérien, zones d'exclusion aérienne, systèmes de communication et de guidage, procédures de vol sécurisées et suppression du bruit.

Langley a également développé deux nouvelles implémentations de revêtements acoustiques pour la réduction du bruit des avions, permettant d'équiper des canaux courbes dans des espaces restreints pour fournir une réduction du bruit. Les deux implémentations sont des revêtements de bord de volet et des revêtements de porte de train d'atterrissage pour la réduction du bruit de la cellule. Dans ces applications, le revêtement acoustique est conçu principalement pour réduire le bruit de l'avion qui se produit lors de l'atterrissage, ce qui aidera les avions à se conformer à des restrictions de bruit d'aéroport de plus en plus strictes.

Espace

Langley rassemble activement des innovateurs, architectes, scientifiques et ingénieurs pour envoyer de petites charges utiles dans l'espace rapidement et efficacement. 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 protection contre les radiations, est devenu le premier projet smallsat en vol libre réussi de Langley. Embarqué sur un lancement de Rocket Lab en 2018, il a été propulsé en orbite avec un ensemble d'autres démonstrations et expériences. Shields-1 a testé un nouveau matériau de blindage développé à Langley.

La puissante fusée Space Launch System lancera les missions pionnières de la NASA. L'équipe d'aérosciences de Langley a testé des configurations dans la soufflerie Unitary Plan Wind Tunnel, le tunnel subsonique 14 × 22 pieds et la soufflerie National Transonic Facility.

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

D'environ la moitié de la taille d'une souris d'ordinateur, la Stereo Camera for Lunar Plume Surface Studies (SCALPSS) voyagera vers la Lune cette année en tant que charge utile à bord d'un atterrisseur lunaire Nova-C d'Intuitive Machines. Quatre de ces minuscules caméras montreront aux chercheurs de la NASA ce qui se passe sous un engin spatial lorsqu'il atterrit sur la Lune. SCALPSS fournira des données importantes sur le cratère formé par le panache de la fusée de l'atterrisseur lors de sa descente finale et de son atterrissage sur la surface lunaire.

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

Langley façonne également les technologies pour la construction robotique dans l'espace, permettant des missions plus longues et plus lointaines. Le Lightweight Surface Manipulation System sera utilisé par les entreprises sélectionnées pour déposer des charges utiles sur la Lune. À travers un ensemble de projets de Maintenance, d'Assemblage et de Fabrication en orbite, les chercheurs apprendront comment utiliser la robotique et l'autonomie pour construire des infrastructures sur la Lune et dans l'espace.

LiDAR

La détection et télémétrie par lumière (LiDAR) est apparue comme un outil puissant et polyvalent pour la NASA. Langley a développé le Flash LiDAR pour la cartographie de terrain en temps réel et la navigation par vision synthétique. Pour tirer parti de l'information inhérente à une séquence d'images 3D acquises à des taux vidéo, Langley a également développé un algorithme de traitement d'image embarqué qui peut simultanément corriger, améliorer et dériver le mouvement relatif en traitant cette séquence d'images en une image de synthèse 3D à haute résolution.

Les techniques traditionnelles de LiDAR à balayage génèrent une image image par image en balayant raster une image un pulse laser par pixel à la fois, alors que le Flash LiDAR acquiert une image un peu comme un appareil photo ordinaire, générant une image en utilisant un seul pulse laser. Les avantages du Flash LiDAR permettent une guidance et un contrôle autonomes basés sur la vision pour les systèmes robotiques.

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

Technologies

• Traceur d'activité cardiaque à distance, non invasif (RENCAT) — Ce capteur vibromètre laser surveille l'activité cardiaque à distance et de manière non invasive ; spécifiquement, les fonctions cardiaques des cycles d'ouverture/fermeture des valves/chambres (cycles cardiaques). Le dispositif fournit des informations précises de magnitude et de temporisation loin de la région cardiaque sans interférence par les vêtements du patient.

• Revêtement époxy hydrophobe pour l'atténuation de l'adhésion d'insectes — Les époxydes contenant de l'éther alky fluoré 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 automobile et éolienne.

• Atténuation de la foudre et détection de dommages — La technologie de capteur SansEC brevetée est une plateforme de détection sans fil prouvée capable de mesurer l'impédance électrique de la matière physique à proximité du capteur basée sur un changement dans sa réponse de résonance. Le capteur présente une caractéristique unique pour disperser le courant de la foudre afin d'atténuer les dommages de la foudre. Dans une application de pale de turbine, un réseau de capteurs SansEC couvrira la surface de la pale composite, fournissant à la fois l'atténuation de la foudre et la détection de dommages.

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

• Station de test pour imprimante 3D — Une station de test a été développée qui est 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 se font in situ pendant que le composant est en cours de construction.

• Capteur sans fil pour emballage et surveillance pharmaceutiques — Le capteur SansEC peut être utilisé pour des applications pharmaceutiques sans 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 Centre de recherche Langley sont disponibles pour les licenciés pour la commercialisation. Contactez le Concierge des licences de la NASA à Agency- Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser. ou appelez le 202-358-7432 pour initier des discussions de licence. En savoir plus sur la NASA Langley ici .