Tecnologías espaciales. Transformación de forma y formación de vuelo
Transformación natural
Morphing de aves
Los investigadores y observadores han reconocido desde hace mucho tiempo que las aves y otras criaturas voladoras cambian la posición de sus estructuras corporales en vuelo para realizar maniobras específicas o para ajustar su perfil aerodinámico para adaptarse a las condiciones de vuelo cambiantes.
Esta águila apoya los pies en el cuerpo para reducir la resistencia aerodinámica. Fíjese también en extender las alas (generalmente se usa para disminuir la velocidad de descenso) y extender plumas sobre ellas para romper los vórtices en las puntas de las alas que aumentan la resistencia.
Otro ejemplo bien conocido de la transformación de la estructura de un avión es el tren de aterrizaje retráctil, que sirve al mismo propósito para el avión que para el pájaro cuando tira de sus patas hacia el cuerpo en vuelo.
Es decir, este tipo de transformación reduce drásticamente la resistencia aerodinámica, lo que a su vez aumenta la eficiencia energética del ave de rapiña, y esto también conduce al ahorro de combustible en la aeronave.
Otros ejemplos de conversión de "baja tecnología" incluyen superficies de control móviles que se utilizan para transferir fuerzas y torsión a la aeronave para maniobrar y estabilidad, "listones", "ranuras" y "flaps" que sobresalen para remodelar el ala, proporcionando más sustentación con más levantamiento, bajas velocidades de despegue y aterrizaje, y alas de barrido variable, que permiten que la aeronave vuele de manera eficiente a velocidades de vuelo dramáticamente diferentes, por ejemplo, al pasar de un vuelo subsónico a un supersónico.
Estos ejemplos pasados de tecnologías morphing fueron ciertamente innovadores en su día, pero ahora son bastante comunes, algunos ni siquiera se consideran morphing.
Transformación de metal
De hecho, desde que el hombre comenzó a forjar metal con fuego, se sabe que el "estado del metal" es volátil.
Los europeos, que probaron el metal para determinar la "capacidad de flexión" y la carga en la década de 1930, notaron que algunas aleaciones (que contienen aluminio) pueden exhibir una especie de pseudoelasticidad (esto es así, por cierto).
En la URSS, ¿se les ocurrió la transformación del metal?
Recordemos esto por la objetividad de la presentación.
El efecto de memoria de forma en las aleaciones metálicas fue descubierto en la URSS por los científicos G.V. Kurdyumov y L.G. Khandros, y el 17 de marzo de 1949, se formalizó como un descubrimiento científico que fue confirmado empíricamente y relacionado con tipos de transformaciones de fase sin difusión en aleaciones metálicas. El efecto descubierto se encontró experimentalmente en aleaciones basadas en metales como oro, cobre, cobalto, hierro, níquel.
¿Y para qué sirve?
El estado de este descubrimiento o declaración al respecto es inferior al de cualquier patente, incluso rusa, registrada, por ejemplo, en EE. UU.
Sin mencionar que el descubrimiento del "efecto de memoria de forma" en general se remonta a 1932, cuando el químico sueco Arne Olander descubrió por primera vez esta propiedad en las aleaciones de oro y cadmio.
Actualmente, el actual Código Civil de la Federación de Rusia, que define las bases para la aparición y el procedimiento para el ejercicio de los derechos exclusivos sobre los resultados de la actividad intelectual (propiedad intelectual), no regula las relaciones jurídicas asociadas a los descubrimientos científicos.
En la URSS, se propuso entender un descubrimiento científico como el establecimiento de regularidades, propiedades y fenómenos del mundo material, previamente desconocidos, objetivamente existentes y verificables, que provocan cambios fundamentales en el nivel de conocimiento.
Lo curioso es que dado que la comunidad científica mundial nunca participó en el reconocimiento de los descubrimientos soviéticos / rusos, su estatus fue determinado por expertos rusos, entre los que nunca ha habido premios Nobel o científicos con un índice de Hirsch (HIR) de al menos más de 30. Es decir, de acuerdo con los acuerdos científicos vigentes ahora en el mundo, ninguno de ellos fue un gran científico.
Esta nota es para aquellos que quieran aclarar el contenido de un artículo en la Wikipedia rusa o en artículos de científicos rusos, incluido el jefe de la Comisión "sobre pseudociencia" (la Comisión para la lucha contra la pseudociencia es una organización de coordinación científica bajo el Presidium de Academia de Ciencias de Rusia), "académico sin admisión", Cuyos ELLOS tampoco llega a los 20, pero que "lo sabe todo" y lo juzga todo.
No existe ningún metal con memoria de forma pura (SMM). Siempre son aleaciones.
La definición más general.
SPF Es un grupo de aleaciones metálicas que pueden volver a su estado original.
Transformación del siglo XXI
A diferencia de los diseños de transformación de "baja tecnología" del pasado, la aeronave en transformación se define hoy como "Uno que utiliza actuadores innovadores, actuadores y otros mecanismos para adaptar su condición, con el fin de mejorar el comportamiento y el rendimiento al volar en varios entornos o en diferentes condiciones".
A pesar de los últimos siglos de innovación en aviación tecnologías, la versatilidad de los aviones modernos sigue siendo mucho peor que la de los prototipos biológicos y análogos.
Hoy en día, la investigación en tecnología y diseño de aviación continúa inspirándose e inspirándose en la naturaleza. Pero también es obvio que nuestras capacidades técnicas están muy por detrás de las capacidades naturales de las creaciones divinas.
Características, propiedades y efectos logrados, implicaciones prácticas
Efecto de memoria de forma. El material se puede utilizar como actuador para proporcionar la fuerza necesaria para restaurar la forma.
Pseudoelasticidad. El material puede someterse a tensiones para proporcionar grandes deformaciones recuperables a niveles de tensión relativamente constantes.
Histéresis. Permite la disipación de energía durante la respuesta pseudoelástica.
Voltaje de respuesta alto (400–700 MPa). Los componentes con secciones transversales pequeñas pueden generar fuerzas significativas.
Alta carga de actuación (alrededor del 8%)... Los componentes cortos pueden adaptarse a grandes movimientos.
Alta densidad de energía (aproximadamente 1200 J / kg)... Se requiere una pequeña cantidad de material para una actuación significativa.
Disparo tridimensional. Componentes policristalinos de SMA fabricados en una variedad de formas para proporcionar muchas geometrías útiles.
Frecuencia de respuesta... La dificultad para lograr altas tasas de enfriamiento de los componentes limita su uso en aplicaciones de alta frecuencia.
Eficiencia energética (10-15%). La cantidad de energía térmica requerida para operar es mucho mayor que la potencia del trabajo mecánico.
Plasticidad inducida por transformación. La acumulación de ductilidad durante la respuesta cíclica finalmente conduce a fallas y fallas del material.
Algunos FPS modernos y sus características
Formación cósmica
Las aplicaciones de las aleaciones con memoria de forma son variadas.
Su implementación prioritaria se realiza en áreas con altas tarifas por la funcionalidad de nuevos productos: medicina, aviación y astronáutica; extinción de incendios e industria de petróleo y gas. E incluso en el circo ...
Teniendo en cuenta los intereses de la audiencia, consideraremos solo su aplicación aviación-militar-espacial.
Para las aplicaciones aeroespaciales, el ahorro de peso es fundamental. Las aleaciones con memoria de forma son materiales especiales que proporcionan un par y una masa de salida más altos, requieren menos piezas en total y menos mantenimiento que los actuadores hidráulicos convencionales necesarios para el control de vuelo y motor.
Esto se logra mediante un efecto de memoria de forma. Cuando el SPF se calienta o enfría, sufre un cambio de fase reversible y su forma original se restaura incluso bajo la carga opuesta.
Esto le da a estos materiales los atributos necesarios para que puedan convertirse en un material de reemplazo viable para varias estructuras en la industria aeroespacial.
Por ejemplo:
• Materiales de las principales estructuras;
• estructuras auto-desplegables (antenas, paneles solares, etc.);
• mecanismos de orientación de las células solares;
• herramientas para trabajos de instalación (aprietatuercas, grapas y acoplamientos autoajustables; abrazaderas, abocinadores, etc.);
• accionamientos de mecanismos giratorios (timones, amortiguadores, trampillas, etc.);
• manipuladores, etc.
Las propiedades del SPF permiten crear dispositivos que implementan cinemática compleja de desplazamientos deformacionales de elementos estructurales con la máxima eficiencia de peso de los dispositivos, su simplicidad estructural y ubicación en un volumen mínimo.
Примеры
En 1993, en la estación Mir en un espacio abierto, se ensambló una armadura del motor de orientación Sophora.
En el estado frío, los manguitos en forma de casquillos se deformaron para aumentar su diámetro interior. Después de insertar los extremos de los elementos tubulares en el manguito y calentarlo por encima de la temperatura de la transformación martensítica inversa, el manguito redujo el diámetro interior, proporcionando una conexión de deformación confiable.
En la estación Mir, se desplegó una granja Rapana utilizando un variador SPF (en forma de cable a través del cual se pasaba una corriente eléctrica para calentarlo), y se desplegaron dos antenas con un diámetro de 40 m en el espacio Progress-20 camión.
Por supuesto, hubo aplicaciones posteriores.
NASA
La NASA está desarrollando metales para remodelar, como materiales adaptativos inteligentes para naves espaciales.
El Centro de Investigación Langley de la NASA en Virginia está desempeñando un papel clave en este esfuerzo. Su Centro de Excelencia de Materiales trabaja frenéticamente en planos que cambian de forma.
Dra. Anna McGowan - Directora del Programa de Transformación de Materiales de la NASA
Anna McGowan, conferencia en el Centro de Investigación Langley de la NASA.
Para arrojar luz sobre lo que es un sistema complejo, McGowan lo comparó con la ingeniería tradicional, que estudió en la escuela.
Utilizando este enfoque de larga data, "tomó un sistema muy complejo y siguió descomponiéndolo hasta que descubrió los detalles", dijo.
"Luego analizó las partes por separado, y una vez que entendió las partes, lo volvió a conectar para comprender todo el sistema".
Utilizando este enfoque de larga data, "tomó un sistema muy complejo y siguió descomponiéndolo hasta que descubrió los detalles", dijo.
"Luego analizó las partes por separado, y una vez que entendió las partes, lo volvió a conectar para comprender todo el sistema".
Sin embargo, con sistemas complejos, este enfoque reduccionista lineal no funciona.
“Los sistemas complejos son una función del aprendizaje por intersección”, dijo McGowan. "Los límites entre los distintos componentes ahora son borrosos".
O, en otras palabras: "Los sistemas complejos en ingeniería se basan más en la interacción de los componentes que en los componentes mismos".
Por tanto, es necesario pensar en la creación de materiales mórficos de manera integrada, es decir, de hecho, en la creación de sistemas mórficos inteligentes.
Este enfoque puede tener una aplicación real en el desarrollo de naves espaciales avanzadas.
Con un barco que cambia de forma, es posible controlar la reducción de la resistencia, la carga, el ruido y la coordinación de los sensores y actuadores utilizando dicho material.
Y lo que es más importante, tal material podría algún día usarse como base para un "caparazón de nave espacial autorreparable" que pueda repararse por sí mismo.
Esta transformación permite a la máquina "recordar" configuraciones anteriores o "recordarse" a sí misma para funciones futuras.
Cuando el material puede transformarse, la forma del barco se puede cambiar para adaptarse al entorno en el que se mueve. Y ese material puede "disfrazar" aviones y naves espaciales, lo que "confundirá" a la audiencia.
Robótica blanda
Terminador n. ° 2 es un típico robot blando
Terminator es uno de los personajes más icónicos de las películas de ciencia ficción.
Pero esta tecnología probablemente aún esté a muchas décadas de distancia, ¿no es así?
Probablemente no.
Metal liquido
Los campos eléctricos utilizados para dar forma al líquido son generados por una computadora, lo que significa que la posición y la forma del metal fundido se pueden programar y controlar dinámicamente.
“Los metales líquidos son una clase de materiales extremadamente prometedora para aplicaciones deformables; sus propiedades únicas incluyen tensión superficial controlada por tensión, alta conductividad líquida y transición de fase líquido-sólido a temperatura ambiente ".
- dijo el profesor Shriram Subramanian, director del laboratorio INTERACT de la Universidad de Sussex.
“Una de nuestras visiones a largo plazo y la de muchos otros investigadores es cambiar la forma física, la apariencia y la funcionalidad de cualquier objeto utilizando el control digital para crear objetos inteligentes, ágiles y útiles que superen la funcionalidad de cualquier pantalla o pantalla moderna. el robot".
- dijo el profesor Shriram Subramanian, director del laboratorio INTERACT de la Universidad de Sussex.
“Una de nuestras visiones a largo plazo y la de muchos otros investigadores es cambiar la forma física, la apariencia y la funcionalidad de cualquier objeto utilizando el control digital para crear objetos inteligentes, ágiles y útiles que superen la funcionalidad de cualquier pantalla o pantalla moderna. el robot".
Metales líquidos programables
"Esta es una nueva clase de materiales programables en estado líquido que pueden transformarse dinámicamente de una forma de gota simple a muchas otras formas geométricas complejas de una manera controlada".
Dijo Yutaka Tokuda, investigador de proyectos de la Universidad de Sussex.
Dijo Yutaka Tokuda, investigador de proyectos de la Universidad de Sussex.
Si bien la investigación del grupo Tokuda se encuentra en sus primeras etapas, la evidencia que han recopilado los ha inspirado a explorar aplicaciones potenciales, incluida la robótica suave y la electrónica inteligente.
Control digital
Esta investigación hizo posible el uso de campos eléctricos controlados por computadora no solo para cambiar la forma del metal líquido, sino también para moverlo a través del espacio.
Los investigadores tienen una visión a largo plazo de utilizar algún día el control digital de objetos flexibles para crear "objetos inteligentes, ágiles y útiles que superen la funcionalidad de cualquier pantalla o robot moderno".
Nuevo material inteligente que cambia de forma, autocurativo, diseñado para robótica suave
Los avances en la robótica blanda, la tecnología portátil y la interacción hombre-máquina requieren una nueva clase de materiales extensibles que se puedan remodelar de forma adaptativa, basándose solo en la electrónica portátil como fuente de energía.
Investigadores de la Universidad Carnegie Mellon han desarrollado un material que demuestra una combinación única de alta conductividad eléctrica y térmica con capacidades de actuación.
Otra característica clave del material es su resistencia a daños importantes.
"Hemos observado capacidades de autocuración eléctrica y detección de daños para este compuesto, pero la detección de daños ha ido un paso más allá que los anteriores compuestos de metal líquido".
- explicó Michael Ford, investigador del laboratorio Soft Machines y autor principal del estudio.
"Debido a que el daño crea nuevas marcas conductoras que pueden desencadenar un cambio de forma, el material compuesto responde de manera inequívoca al daño".
- explicó Michael Ford, investigador del laboratorio Soft Machines y autor principal del estudio.
"Debido a que el daño crea nuevas marcas conductoras que pueden desencadenar un cambio de forma, el material compuesto responde de manera inequívoca al daño".
La alta conductividad eléctrica del material permite que el compuesto interactúe con la electrónica tradicional, responda dinámicamente al tacto y cambie de forma reversible. Se puede utilizar en cualquier aplicación que requiera dispositivos electrónicos extensibles: atención médica, ropa, computadoras portátiles, dispositivos de asistencia y robots, y viajes espaciales.
El trabajo fue financiado por una subvención de la Oficina de Investigación del Ejército.
Nitinol
Nitinol o níquel de titanio - Compuesto intermetálico (compuesto químico de metales con una relación fija entre los componentes).
Nitinol en el espacio
La NASA tiene una larga historia la realización de experimentos de ingeniería y ciencia de los materiales en el espacio. Muchos de estos estudios permanecen clasificados.
Existe información de que la NASA envió nitinol al espacio para experimentos secretos. La información emergente indica que fue colocado en cámaras de prueba especializadas durante vuelos de transbordadores espaciales y estaciones espaciales en la década de 1990. Y en 2017, incluso en nuestra ISS.
El entorno de gravedad cero y libre de gravedad del espacio exterior puede haber proporcionado pistas sobre una "fabricación y procesamiento extraños", así como para comprender cómo y por qué el material puede "transformarse".
También se supo que el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de EE. UU. Wright-Patterson (AFRL) desarrolló los componentes de la nave espacial hechos de metal con memoria (nitinol) y lanzó estos sistemas de transformación únicos al espacio. Durante décadas, Wright-Patterson AFRL ha estado desarrollando sistemas de naves espaciales con memoria basada en metales.
La base en sí, que recibió e investigó el metal de memoria de Roswell, ha utilizado la tecnología para su ventaja en al menos tres veces de demostración con el lanzamiento de tres naves espaciales de las que se habla poco:
• MIghtSat / FalconSat es una pequeña nave espacial satelital desarrollada por AFRL para probar imágenes avanzadas, comunicaciones y “componentes de bus” de naves espaciales en el espacio, lanzada en 2000 en una misión de dos años. Una búsqueda profunda de literatura técnica revela referencias a un MightSat lanzado al espacio utilizando un metal con memoria. El dispositivo se conoce como "Dispositivo de liberación de memoria de forma AFRL" y su abreviatura se conoce como SMARD (o Dispositivo de liberación de aleación de memoria de forma).
• En julio de 1997, se lanzó al espacio la matriz solar ligera y flexible AFRL (LFSA) de Wright. La referencia técnica es al diseño de “bisagra de aleación con memoria de forma” ya la creación de AFRL de un dispositivo de memoria de metal con la NASA, DARPA y Lockheed Martin. Contiene trozos muy finos de nitinol. Estas tiras servían como dispositivos ultraflexibles en los que las partes unidas del barco podían pivotar, balancearse o bloquearse.
• La misión actual del laboratorio en el espacio Es una nave espacial Roseta. Los laboratorios de investigación de Wright han trabajado con la Agencia Espacial Europea en una nave espacial para ser los primeros en entrar en órbita y aterrizar en un cometa. La nave que persigue cometas está equipada con un mecanismo de liberación de gas con memoria de forma, una válvula de memoria de metal especializada.
Rosetta es una estación interplanetaria automática diseñada para estudiar un cometa. Diseñado y fabricado por la Agencia Espacial Europea en colaboración con la NASA.
La nave espacial fue lanzada en marzo de 2004 al cometa 67P / Churyumov - Gerasimenko. Como parte del programa, el 12 de noviembre de 2014 tuvo lugar el primer aterrizaje suave del mundo de un vehículo de descenso en la superficie de un cometa.
La nave espacial fue lanzada en marzo de 2004 al cometa 67P / Churyumov - Gerasimenko. Como parte del programa, el 12 de noviembre de 2014 tuvo lugar el primer aterrizaje suave del mundo de un vehículo de descenso en la superficie de un cometa.
Materiales y tecnologías SPF en la aviación
En el pasado, las aeronaves han utilizado barrido variable, tren de aterrizaje retráctil, flaps y listones retráctiles y "narices variables".
El regreso del diseño pensado a los principios del control de aeronaves, que se utilizaron en los albores de la aviación, confirma que todo lo nuevo es un viejo olvidado. El concepto morph en la aviación moderna se remonta a los principios de control de aeronaves desarrollados por Otto Lilienthal.
Por ejemplo, el concepto de un ala flexible o morph es muy prometedor por muchas razones. Las velocidades de las aeronaves aumentan, y esto lleva al hecho de que aumenta la carga aerodinámica en el ala, y cualquier costura o protuberancia, por supuesto, afecta el consumo de combustible. La lucha por la "suavidad" de las formas aerodinámicas se está convirtiendo en una tarea urgente.
Uso potencial y realizado
Esto es doblemente importante para los militares: sus superficies aerodinámicas mórficas atraen la capacidad de reducir la superficie reflectante efectiva de la aeronave en el rango de radio, reducir el peso de los accionamientos mecánicos y, por lo tanto, obtener reservas para aumentar el alcance, la maniobrabilidad y la supervivencia del avión. aviones en colisiones de combate.
También son de interés cambios más significativos en la forma, en particular, cambios en el área de la superficie del ala y la convexidad controlada del perfil aerodinámico.
Es decir, no estamos hablando de morphing como tecnología abstracta, sino de soluciones constructivas utilizando metamateriales con propiedades "mórficas" previamente inalcanzables.
Vehículo aeroespacial del siglo XXI
Este es un proyecto bastante antiguo, aunque en el siglo XXI. De hecho, la NASA se ha esforzado por crear un concepto de avión convertible desde 2001.
Pero a largo plazo, la NASA espera diseñar un avión en transformación.
Este concepto, conocido como vehículo aeroespacial del siglo XXI y a veces denominado avión morph, incluye muchas tecnologías inteligentes que permiten la reconfiguración en vuelo para un rendimiento de vuelo óptimo y es un ejemplo de tecnología biomimética.
En este caso, se imita el diseño biológico del ave.
Mediante el uso de materiales inteligentes que son flexibles y pueden cambiar de forma a voluntad, un vehículo aeroespacial del siglo XXI puede dar forma a sus alas extendiendo los extremos hacia afuera y ligeramente hacia arriba para proporcionar una elevación óptima.
Pero después del despegue, un avión necesita un ala que pueda ofrecer menos resistencia al viento mientras mantiene la sustentación. Esta es la razón por la que las alas, en altitudes superiores a los 3000 metros, se contraen hacia adentro y se balancean hacia atrás para minimizar la resistencia y aumentar la velocidad de vuelo.
Si bien este programa aún no ha dado sus frutos, es una propuesta emocionante con un vistazo al futuro.
Hasta ahora, se están implementando ideas que son más avanzadas tecnológicamente para la ciencia y la tecnología modernas.
Avión de carga GIGAbay
Este es un diseño conceptual que utilizará cerámica, fibras y nanotubos de carbono avanzados para crear una superestructura voladora masiva.
La carga útil será tan grande que después del aterrizaje, el avión se puede convertir en una planta de energía móvil, una planta de tratamiento de agua o incluso un hospital autónomo de tres pisos.
Para mantener la integridad de esta "estructura grande" y no tener un fuselaje común con cambios de presión constantes durante el vuelo, se puede equipar con un subfuselaje activo interno AFS, que distribuye la presión para un mejor rendimiento y evita daños al fuselaje. .
AFS consta de una estructura de fibra de carbono con múltiples secciones móviles con cientos de sensores en toda su longitud y un sistema de bomba de aire eléctrica con dos tomas de aire externas que empujan o jalan aire a alta presión;
AFS readapta su forma de esta manera, todo controlado por varios ordenadores que analizan la situación cada milisegundo.
Morphing de vuelo
La transformación de vuelo es un ejemplo de una habilidad que incluye mucho más que las configuraciones estructurales que dan a animales como murciélagos, pájaros y mariposas la capacidad de volar.
De hecho, la transformación es una habilidad muy versátil.
Los diversos aspectos disciplinarios del morphing se pueden desglosar de la siguiente manera:
Control remoto: incentivos para cambiar de forma.
La principal influencia en el uso potencial y el desarrollo de materiales receptivos es, por supuesto, cómo se pueden poner en marcha. Nuevamente, los sistemas naturales operan con una paleta limitada de estímulos.
En el mundo artificial, la promesa del control remoto y la integración con los sistemas existentes hace que los campos de luz, eléctricos y magnéticos sean candidatos atractivos para controlar las respuestas y aumenta la capacidad de ir más allá de los límites naturales.
Higroscopicidad.
Los hidrogeles son el prototipo de material de respuesta higroscópica que cambia de tamaño más de 1100 veces cuando las partículas de solvente penetran completamente en sus redes poliméricas y causan expansión debido a los efectos hidrófilos.
Quimica
La presencia de sustancias químicas es un desencadenante natural omnipresente, ya sea la concentración de iones, el cambio de pH o la presencia de un antígeno específico. El cambio de volumen debido a los desencadenantes químicos de los hidrogeles puede ser de hasta 350 veces.
El calentamiento.
La respuesta a la temperatura es quizás el disparador de movimiento pasivo más famoso del mundo artificial. Los coeficientes de calor variables son fáciles de observar, y los sistemas de control bimetálicos basados en tiras han adoptado este enfoque desde el siglo XVIII. Muchos plásticos comerciales, como los poliésteres y el poliuretano, son termoplásticos que exhiben efectos de memoria de forma debido a su facilidad de procesamiento. Sin embargo, su uso en aplicaciones de remodelación de posproducción es actualmente una novedad.
Luz
El uso de materiales sensibles a influencias electromagnéticas o de radiación abre posibilidades de activación remota y estimulación gradual, compatible con los sistemas de control existentes. Los sistemas de cristal líquido son bien conocidos por su respuesta a la luz que activa la conmutación de isómeros trans discutidos anteriormente. Para los LCE, los sistemas poliméricos y los hidrogeles, se ha demostrado que la adición de compuestos de nanopartículas con resonancias de plasmón sintonizadas aumenta la fotorrespuesta activando el calentamiento.
Electricidad y magnetismo.
El impulso eléctrico del potencial de acción es un estímulo clave para la activación y formación en el mundo natural, donde la contracción muscular ocurre a partir de canales iónicos abiertos por un voltaje del orden de 10 mV. Se conocen sintéticamente múltiples polímeros electroactivos que cambian de forma, ninguno de los cuales exhibe grandes ganancias en la interacción muscular: de hecho, muchos requieren kilovoltios para igualar una contracción muscular moderada del 20%.
Filosofía Morph
Чувствительность
Las criaturas y máquinas voladoras deben poder detectar o sentir el estado de la atmósfera a su alrededor, así como su propia posición y configuración estructural, para poder volar en un entorno determinado.
Los ejemplos de los tipos de datos que deben recopilarse incluyen la velocidad del aire, la altitud, la presión del aire, la posición relativa a otros objetos y la posición y forma de sus alas en un momento dado (esto es especialmente cierto si se usa la transformación).
Esta capacidad podría incluir sensores altamente especializados en aeronaves, como giroscopios de velocidad de guiñada para medir la orientación y las aberturas de las alas para medir la presión del aire.
Cálculo
Las señales sensoriales de ojos, oídos, etc., así como de sistemas sensoriales especializados, deben integrarse y procesarse en el cerebro de los pilotos biológicos o, alternativamente, en un ordenador de a bordo, si consideramos los sistemas sensoriales de las aeronaves. El procesamiento a realizar incluye algoritmos especializados para estabilidad de vuelo, guía, navegación y control.
La estabilidad de vuelo es quizás la más importante de estas funciones, ya que sin estabilidad es imposible permanecer en vuelo, y la falta de estabilidad en vuelo puede llevar fácilmente a resultados trágicos.
En los aviones, los algoritmos de estabilidad de vuelo se ejecutan con la mayor velocidad de procesamiento posible y tienen la máxima prioridad para el uso del procesador.
Navegación
Flotar es una función que determina, con la mayor precisión posible, dónde se encuentra el volador en un momento dado, especialmente en relación con el lugar al que debe volar.
En los pilotos biológicos, estos comandos son impulsos eléctricos del cerebro que estimulan músculos y órganos específicos. En los aviones, los comandos también son señales eléctricas que activan motores eléctricos o activan la actuación hidráulica.
unidades
El vuelo morphing requiere estructuras altamente especializadas, pero también requiere actuadores especializados para mover y posicionar estas estructuras.
Morphing de vuelo
Por lo tanto, cada uno de estos "subsistemas" requiere componentes especializados para cumplir su función de proporcionar los milagros de la transformación del vuelo.
Sin embargo, la forma en que estos subsistemas interactúan es igualmente importante para el éxito de la transformación y para garantizar una contribución positiva al rendimiento del vuelo.
Las salidas sensoriales deben proporcionar información específica para que sea útil para la estabilidad, el control y la navegación, y las capacidades de computación deben tener suficiente potencia de procesamiento y estar "cableadas" de tal manera que funcionen eficazmente con esta información.
Asimismo, la función de cálculo debe tener información sobre la configuración y dinámica del actuador para poder emitir las señales de comando apropiadas para lograr el objetivo de estabilidad de vuelo y ejecutar con éxito el movimiento deseado.
Este diagrama de bloques ilustra las interrelaciones e interdependencias de los principales subsistemas involucrados en lograr un mejor desempeño de vuelo.
Sin embargo, cuando estos componentes físicos se ven en un contexto de sistemas, los argumentos de complejidad se llevan a un nivel completamente nuevo.
Se muestra el concepto funcional de un sistema mórfico que une varias clases de estructuras desde el punto de vista de las tecnologías.
El cerebro del ave debe tener la capacidad suficiente para realizar los cálculos necesarios para la vida y las actividades diarias. Y el avión, además, también debe lanzar misiles, disparar y mantener la viabilidad del piloto o tripulación.
Conclusión
Esta discusión muestra que es casi imposible tener en cuenta todos los aspectos del importante problema interdisciplinario de la transformación de formas, y más aún su elaboración sinérgica.
También hay otra explicación.
El logro de la "habilidad de las aves" en aviones, incluso con recursos importantes, concentrados en el marco de importantes esfuerzos de investigación, es imposible, ya que las aves son el producto no solo del diseño, sino también de un Diseñador increíblemente capaz con una comprensión sin precedentes de la naturaleza interdisciplinaria del problema.
(Aunque un hombre es aún más complicado, pero la capacidad de "vuelo autónomo" no es inherente a él por naturaleza. Debemos aceptar y buscar otras posibilidades, utilizando un intelecto más poderoso que la mayoría de las aves).
(Aunque un hombre es aún más complicado, pero la capacidad de "vuelo autónomo" no es inherente a él por naturaleza. Debemos aceptar y buscar otras posibilidades, utilizando un intelecto más poderoso que la mayoría de las aves).
Pero una cosa es fantasear o incluso estudiar la funcionalidad y los mecanismos de activación de los materiales sintéticos que cambian de forma, y otra es comparar nuestro conocimiento actual de los materiales autoconformables con las estrategias que se encuentran en la naturaleza.
La conclusión es inevitable: En el futuro previsible, no habrá un solo material y método de producción que permita la autoconformación completa de ningún dispositivo o avión de acuerdo con los deseos de incluso gobernantes muy carismáticos, la comunidad de ingenieros y científicos.
resultados
A diferencia de los humanos, "originalmente no diseñados para volar", las aves desde el nacimiento tienen toda su "máquina voladora" y su sistema de apoyo, y además, están genéticamente entrenados para usar todo esto.
Lograr la transformación de aves en un avión solo es posible mediante la creación de materiales y sistemas que respondan directamente al pensamiento del piloto.
¿Y cuáles son los pensamientos de un piloto, por ejemplo, un militar que escribe comentarios en el foro VO?
¿Y hacia dónde volaremos con tales pensamientos, incluso con los metamateriales cósmicos más avanzados?
Tal simbiosis de un hombre y un avión (nave espacial) es inalcanzable para la humanidad terrestre en un futuro previsible, aunque existen prototipos hipotéticos de este proyecto ...
Pero hasta este hermoso momento, es mejor no usar el término "metal inteligente".
***
Este artículo es sólo un preámbulo de una investigación científica deductiva que toca los secretos mejor guardados de Estados Unidos en el avance científico del desarrollo de materiales "inteligentes", "muy inteligentes" en comparación.
Lo que sigue es una narración (o más bien una investigación) de por qué y cómo, los restos del "metal de la memoria" encontrados en el lugar del accidente del OVNI de Roswell en 1947 se convirtió en un ímpetu conceptual y técnico para las "aleaciones con memoria de forma" o "transformación metales "como el nitinol.
To be continued ...
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