Самолеты научат “трепетать” крыльями

«Подобные конструкции не относятся к основным направлениям технического дизайна, хотя и способны выдерживать сильные нагрузки и деформации. Их можно наблюдать и в природе — это и паутина, и клетки протеина, и многие другие биологические формы», — говорит Роберт И. Скелтон, профессор машиностроения и аэрокосмической техники конструкторской школы им. Джекобса при Калифорнийском университете в Сан-Диего.

Проф. Скелтон вместе со своими студентами разработал математический аппарат, позволяющий анализировать силы, возникающие в сложных системах с распределенным напряжением. Ученые также разработали алгоритм оптимизации нагрузок на систему, который поможет конструкторам увеличить прочность конструкций и снизить вес стержней и тросов, сообщает PhysOrg.

Материалы нового поколения обладают механическими свойствами, которые по многим показателям превышают традиционные. В алгоритме по оптимизации нагрузок заложены ограничения на прочность именно для материалов этого класса. Новый метод позволит спроектировать конструкцию необходимой прочности и жесткости с использованием минимального количества материала, что значительно снижает ее себестоимость.

«Крыло самолета, представляющее собой конструкцию с распределенным напряжением, примет заданную форму, когда самолет набирает скорость, но если система недостаточно жесткая, крыло „повиснет“, — поясняет проф. Скелтон. — Наш алгоритм помогает рассчитать конструкцию, которая сохраняет требуемую жесткость при движении».

Предложенный алгоритм использует следующие параметры: угол наклона, отклонение вправо или влево и расстояние между одинаковыми стержнями. Для того чтобы крыло самолета с распределенным напряжением сохранило свою жесткость, алгоритм определяет оптимальную поверхность из расчета этих трех параметров. Затем длина отдельных тросов меняется, с тем чтобы рассчитать оптимальную форму крыла.