Conception d'aile adaptative révolutionnaire améliore l'efficacité des avions

La plupart des avions existants présentent une forme prévisible : deux ailes attachées à un tube. Il y a aussi d'autres composants comme un stabilisateur horizontal dans la queue et des modules mobiles attachés à l'appareil qui permettent à l'avion de gagner de l'altitude et de tourner.

Comment cela diffère-t-il de la conception traditionnelle ?

Pour gérer le roulis et le tangage de l'avion, les ailes traditionnelles nécessitent des surfaces mobiles individuelles. La nouvelle conception, d'autre part, incorpore un mélange de modules flexibles et rigides, permettant de déformer l'aile entière ou des parties de celle-ci.

Les petits sous-ensembles sont connectés entre eux et ensuite recouverts d'un film mince de matériau polymère similaire. Cela résulte en une aile beaucoup plus légère et économe en énergie par rapport aux conceptions traditionnelles faites soit de composites, soit de métaux.

Puisque chaque étape d'un vol — manœuvre, croisière, décollage et atterrissage — a son propre ensemble spécifique de paramètres d'aile, l'aile traditionnelle n'est pas entièrement optimisée pour aucune de ces étapes. Une aile qui peut se déformer dynamiquement selon les besoins peut fournir une meilleure configuration pour chaque étape, et donc une meilleure efficacité.

Référence : IOPScience | DOI:10.1088/1361-665X/ab0ea2 | MIT

Elle répond automatiquement aux altérations de ses paramètres de charge aérodynamique et change sa forme. En termes simples, c'est un système de reconfiguration d'aile passif et auto-ajustable.

La longueur de la nouvelle aile est comparable à celle d'un avion monoplace. Les parties individuelles de l'aile sont fabriquées par un processus de fabrication bien connu appelé moulage par injection. Il ne faut que 17 secondes pour construire une seule partie. De plus, le processus peut être facilement incorporé dans des robots d'assemblage autonomes typiques, le rapprochant de niveaux de production évolutifs.

Crédit : NASA Ames Research Center

La densité du réseau résultant est de 5,6 kg/m³. Pour mettre cela en perspective, le caoutchouc a une densité de 1 500 kg/m³. Les deux ont la même rigidité, mais le nouveau matériau est presque 1/1000e fois la densité du caoutchouc.

Utilisations et applications

Puisque la structure globale de l'aile est faite de petites sous-parties, peu importe la forme. Les fabricants peuvent la mouler dans n'importe quelle forme qu'ils veulent.

Ce type d'aile peut être bien plus efficace pour plusieurs autres applications. Il pourrait améliorer les performances et réduire les coûts pour de grandes structures légères et rigides. Et celles-ci peuvent être facilement développées, modifiées et testées/retestées.

L'une des applications les plus prometteuses pour le futur proche est les pales d'éoliennes de type aile (pourraient éliminer le problème du transport de pales plus longues), et les structures basées dans l'espace, telles que les antennes.