우주 기술. 모양 변형 및 비행 성형
자연스러운 모핑
새 모핑
연구원과 관찰자는 새와 다양한 다른 날 수 있는 생물이 비행 중 신체 구조의 위치를 변경하여 특정 기동을 수행하거나 변화하는 비행 조건에 맞게 공기역학적 프로필을 조정한다는 사실을 오랫동안 인식해 왔습니다.
이 독수리는 공기 역학적 항력을 줄이기 위해 몸에 발을 올려 놓습니다. 또한 날개를 확장하고(일반적으로 하강 속도를 늦추는 데 사용됨) 날개 끝에 깃털을 펼쳐 항력을 증가시키는 날개 끝의 소용돌이를 부수는 것에 주목하십시오.
비행기 구조 변형의 또 다른 잘 알려진 예는 접을 수 있는 착륙 장치입니다. 이 착륙 장치는 비행 중에 다리를 몸쪽으로 당길 때 새와 같은 역할을 합니다.
즉, 이러한 유형의 변형은 공기 역학적 항력을 획기적으로 줄여서 맹금류의 에너지 효율성을 높이고 항공기의 연비로 이어집니다.
추가적인 "로우테크" 변환 예에는 기동 및 안정성을 위해 항공기에 힘과 토크를 전달하는 데 사용되는 이동식 제어 표면, 날개 모양을 변경하기 위해 돌출된 "슬랫", "슬롯" 및 "플랩"이 포함되어 더 많은 양력을 제공합니다. 리프트 낮은 이륙 및 착륙 속도 가변 스위프 날개는 항공기가 예를 들어 아음속에서 초음속 비행으로 전환할 때 극적으로 다른 비행 속도로 효율적으로 비행할 수 있도록 합니다.
이러한 모핑 기술의 과거 사례는 그 당시에는 확실히 획기적인 것이지만 지금은 상당히 일상적입니다. 일부는 모핑으로 간주조차 되지 않습니다.
금속 모핑
사실 인간이 불로 금속을 단조하기 시작한 이래로 '금속의 상태'는 변덕스러운 것으로 알려져 왔다.
1930년대에 금속의 "굽힘성"과 하중을 테스트한 유럽인들은 일부 합금(알루미늄 함유)이 일종의 유사탄성을 나타낼 수 있다고 언급했습니다(그런데도 그렇습니다).
소련에서는 금속 모핑을 생각해 냈습니까?
프레젠테이션의 객관성을 위해 이것을 기억합시다.
금속 합금의 형상 기억 효과는 과학자 G.V. Kurdyumov와 L.G. Khandros에 의해 소련에서 발견되었으며 17년 1949월 XNUMX일에 과학적 발견으로 공식화되었으며 경험적으로 확인되고 금속 합금의 무확산 유형의 상 변형과 관련이 있습니다. 발견된 효과는 금, 구리, 코발트, 철, 니켈과 같은 금속 기반 합금에서 실험적으로 발견되었습니다.
그리고 그게 무슨 용도예요?
이 발견 또는 선언의 상태는 예를 들어 미국에 등록된 러시아 특허보다 낮습니다.
일반적으로 "형상 기억 효과"의 발견은 스웨덴 화학자 Arne Olander가 금-카드뮴 합금에서 이 특성을 처음 발견한 1932년으로 거슬러 올라갑니다.
현재, 지적 활동(지적 재산권)의 결과에 대한 독점적 권리를 행사하기 위한 출현 및 절차에 대한 근거를 정의하는 현재 러시아 연방 민법은 과학적 발견과 관련된 법적 관계를 규제하지 않습니다.
소련에서는 지식 수준의 근본적인 변화를 일으키는 물질 세계의 이전에 알려지지 않은 객관적으로 존재하고 검증 가능한 규칙, 속성 및 현상의 확립으로 과학적 발견을 이해하는 것이 제안되었습니다.
재미있는 점은 세계 과학계가 소련/러시아의 발견을 인정하는 데 참여하지 않았기 때문에 그들의 지위가 러시아 전문가에 의해 결정되었다는 것입니다. 그 중 노벨상 수상자나 HIR(허쉬 지수) 이상인 과학자는 한 번도 없었습니다. 즉, 현재 존재하는 세계 과학 협정에 따르면 그들 중 누구도 위대한 과학자가 아니었습니다.
이 메모는 "사이비과학" 위원회 위원장을 포함하여 러시아 Wikipedia의 기사 또는 러시아 과학자의 기사에 대한 내용을 명확히 하고자 하는 사람들을 위한 것입니다. 러시아 과학 아카데미), "입학 불가 학자", 누구의 THEM도 20에 미치지 못하지만 "모든 것을 알고"모든 것을 판단합니다.
순수한 형상 기억 금속(SMM)은 존재하지 않습니다. 이들은 항상 합금입니다.
가장 일반적인 정의.
SPF 원래 상태로 돌아갈 수 있는 금속 합금 그룹입니다.
XNUMX세기 모핑
과거의 "로우테크" 변형 설계와 달리 오늘날 변형 항공기는 다음과 같이 정의됩니다. "여러 환경 또는 다른 조건에서 비행할 때 행동과 성능을 개선하기 위해 혁신적인 액추에이터, 액추에이터 및 기타 메커니즘을 사용하여 상태를 조정하는 것".
최근 수세기 동안의 혁신에도 불구하고 항공 기술에 비해 현대 항공기의 다양성은 생물학적 프로토타입 및 유사체의 다양성보다 훨씬 나쁩니다.
오늘날 항공 기술 및 디자인 연구는 계속해서 자연에서 영감과 영감을 얻습니다. 그러나 우리의 기술적 능력이 신성한 창조물의 자연적 능력보다 심각하게 뒤떨어져 있는 것도 분명합니다.
달성된 특성, 특성 및 효과, 실제적 함의
형상기억효과. 재료는 모양을 복원하기 위한 힘을 제공하는 액추에이터로 사용할 수 있습니다.
유사탄성. 재료는 비교적 일정한 응력 수준에서 복구 가능한 큰 변형을 제공하도록 응력을 받을 수 있습니다.
히스테리시스. 유사탄성 반응 동안 에너지 소산을 허용합니다.
높은 응답 전압(400–700 MPa). 단면적이 작은 구성요소는 상당한 힘을 생성할 수 있습니다.
높은 작동 부하(약 8%)... 짧은 구성 요소는 큰 움직임을 수용할 수 있습니다.
고에너지 밀도(약 1200J/kg)... 중요한 작동에 필요한 소량의 재료.
XNUMX차원 트리거링. 많은 유용한 형상을 제공하기 위해 다양한 모양으로 제조된 다결정 SMA 구성요소.
응답 주파수... 구성 요소의 높은 냉각 속도를 달성하는 데 어려움이 있기 때문에 고주파 응용 분야에서의 사용이 제한됩니다.
에너지 효율(10-15%). 작동에 필요한 열 에너지의 양은 기계 작업의 힘보다 훨씬 큽니다.
변형 유도 가소성. 주기적인 응답 동안 연성의 축적은 궁극적으로 재료 파손 및 파손으로 이어집니다.
일부 최신 SPF 및 그 특성
우주 형성
형상기억합금의 용도는 다양합니다.
그들의 우선 순위 구현은 신제품의 기능에 대한 높은 지불금이 있는 영역에서 수행됩니다: 의학, 항공 및 우주 비행; 소방 및 석유 및 가스 산업. 그리고 서커스에서도...
청중의 이익을 고려하여 항공-군사-우주 응용만 고려할 것입니다.
항공우주 분야의 경우 중량 절감이 매우 중요합니다. 형상 기억 합금은 비행 및 엔진 제어에 필요한 기존 유압 액추에이터보다 더 높은 토크와 출력 질량을 제공하고 더 적은 총 부품을 필요로 하며 유지 보수가 덜 필요한 특수 재료입니다.
이것은 형상 기억 효과를 통해 달성됩니다. SPF는 가열 또는 냉각되면 가역적인 상변화를 일으키며 반대 하중에서도 원래의 형태로 복원됩니다.
이것은 이러한 재료에 필요한 속성을 부여하여 항공 우주 산업의 다양한 구조에 대한 실행 가능한 대체 재료가 될 수 있습니다.
예를 들면 다음과 같습니다
• 주요 구조의 재료;
• 자동 전개 구조(안테나, 태양 전지판 등);
• 태양 전지의 방향 메커니즘;
• 설치 작업용 도구(너트러너, 자체 조임 클립 및 커플링, 클램프, 플레어 등);
• 회전 메커니즘의 구동 장치(방향타, 댐퍼, 해치 등);
• 조작기 등
SPF의 특성으로 인해 장치의 최대 중량 효율성, 구조적 단순성 및 최소 부피의 위치로 구조 요소의 변형 변위의 복잡한 운동학을 구현하는 장치를 만들 수 있습니다.
예
1993년 열린 공간의 미르 스테이션에서 Sophora 오리엔테이션 엔진의 트러스가 조립되었습니다.
냉각 상태에서 부싱 형태의 슬리브가 변형되어 내경이 증가했습니다. 관형 요소의 끝을 슬리브에 삽입하고 역 마르텐사이트 변태 온도 이상으로 가열한 후 슬리브는 내경을 줄여 안정적인 변형 연결을 제공합니다.
미르 스테이션에는 SPF 드라이브(가열을 위해 전류가 흐르는 전선 형태)를 이용해 라파나 팜을 배치했고, 프로그레스-40에는 지름 20m의 안테나 XNUMX개를 배치했다. 우주 트럭.
물론 이후의 신청도 있었다.
NASA
NASA는 우주선용 지능형 적응 재료와 같은 금속 재형성을 개발하고 있습니다.
버지니아에 있는 NASA의 Langley Research Center는 이 노력에 핵심적인 역할을 하고 있습니다. 재료 우수성 센터(Materials Center of Excellence)는 모양을 바꾸는 평면에 대해 미친 듯이 노력하고 있습니다.
Anna McGowan 박사 - NASA의 Material Morphing Program 이사
Anna McGowan, NASA의 Langley Research Center에서 강의.
복잡한 시스템이 무엇인지 밝히기 위해 McGowan은 이를 학교에서 공부한 전통적인 공학과 비교했습니다.
그녀는 이 오랜 접근 방식을 사용하여 "매우 복잡한 시스템을 사용하여 세부 사항을 알아낼 때까지 계속 분해했습니다."라고 말했습니다.
"그런 다음 부품을 별도로 분석하고 부품을 이해한 후 다시 연결하여 전체 시스템을 이해했습니다."
그녀는 이 오랜 접근 방식을 사용하여 "매우 복잡한 시스템을 사용하여 세부 사항을 알아낼 때까지 계속 분해했습니다."라고 말했습니다.
"그런 다음 부품을 별도로 분석하고 부품을 이해한 후 다시 연결하여 전체 시스템을 이해했습니다."
그러나 복잡한 시스템에서는 이 선형 환원주의적 접근 방식이 작동하지 않습니다.
McGowan은 "복잡한 시스템은 교차 학습의 기능입니다. "다양한 구성 요소 간의 경계가 이제 흐려집니다."
즉, "엔지니어링의 복잡한 시스템은 구성 요소 자체보다 구성 요소의 상호 작용에 더 의존합니다."
따라서 통합적인 방식으로 모픽 재료의 생성, 즉 지능적인 모픽 시스템의 생성에 대해 생각할 필요가 있습니다.
이 접근 방식은 고급 우주선 개발에 실제로 적용될 수 있습니다.
형상변환 선박을 이용하면 항력, 하중, 소음의 감소는 물론 이러한 재료를 사용하여 센서와 액추에이터의 조정을 제어할 수 있습니다.
가장 중요한 것은 언젠가 그러한 물질이 자가 수리가 가능한 "자가 치유 우주선 껍질"의 기초로 사용될 수 있다는 것입니다.
이 변환을 통해 기계는 이전 구성을 "기억"하거나 향후 기능을 위해 자체적으로 "기억"할 수 있습니다.
재료가 변형될 수 있으면 이동하는 환경에 맞게 배의 모양을 변경할 수 있습니다. 그리고 그러한 재료는 항공기와 우주선을 "변장"할 수 있어 청중을 "혼란스럽게" 할 것입니다.
소프트 로봇
터미네이터 # 2 전형적인 소프트 로봇이다
터미네이터는 공상 과학 영화에서 가장 상징적 인 캐릭터 중 하나입니다.
그러나 이 기술은 아마도 수십 년이 더 남았을 것입니다. 그렇지 않습니까?
아마 아니오.
액체 금속
액체를 형성하는 데 사용되는 전기장은 컴퓨터에 의해 생성됩니다. 용융 금속의 위치와 모양을 동적으로 프로그래밍하고 제어할 수 있습니다.
“액체 금속은 변형 가능한 응용 분야를 위한 매우 유망한 종류의 재료입니다. 그들의 독특한 특성에는 응력 제어 표면 장력, 높은 액체 전도성 및 실온에서의 액체-고체 상 전이가 포함됩니다.
- Sussex 대학의 INTERACT 연구소장인 Shriram Subramanian 교수는 말했습니다.
"우리와 다른 많은 연구자들의 장기적인 비전 중 하나는 디지털 제어를 사용하여 모든 물체의 물리적 형태, 모양 및 기능을 변경하여 현대 디스플레이의 기능을 능가하는 지능적이고 민첩하며 유용한 물체를 만드는 것입니다. 로봇".
- Sussex 대학의 INTERACT 연구소장인 Shriram Subramanian 교수는 말했습니다.
"우리와 다른 많은 연구자들의 장기적인 비전 중 하나는 디지털 제어를 사용하여 모든 물체의 물리적 형태, 모양 및 기능을 변경하여 현대 디스플레이의 기능을 능가하는 지능적이고 민첩하며 유용한 물체를 만드는 것입니다. 로봇".
프로그래밍 가능한 액체 금속
"이것은 제어된 방식으로 단순한 방울 모양에서 다른 많은 복잡한 기하학적 모양으로 동적으로 변형할 수 있는 새로운 종류의 프로그래밍 가능한 액체 상태 재료입니다."
Sussex 대학의 프로젝트 연구원인 Yutaka Tokuda는 말했습니다.
Sussex 대학의 프로젝트 연구원인 Yutaka Tokuda는 말했습니다.
Tokuda 그룹의 연구는 초기 단계에 있지만 수집한 증거는 소프트 로봇 및 스마트 전자 제품을 포함한 잠재적인 응용 분야를 탐색하도록 영감을 주었습니다.
디지털 제어
이 연구는 컴퓨터로 제어되는 전기장을 사용하여 액체 금속의 모양을 변화시킬 뿐만 아니라 공간을 통해 이동시키는 것을 가능하게 했습니다.
연구원들은 언젠가 디지털 유연한 개체 제어를 사용하여 "현대 디스플레이나 로봇의 기능을 능가하는 지능적이고 민첩하며 유용한 개체"를 만들겠다는 장기적인 비전을 가지고 있습니다.
소프트 로봇용으로 설계된 새로운 지능형 모양 이동 소재, 자가 치유
소프트 로봇 공학, 웨어러블 기술 및 인간-기계 상호 작용의 발전은 전원으로 휴대용 전자 제품에만 의존하여 적응적으로 변형할 수 있는 새로운 종류의 확장 가능한 재료를 필요로 합니다.
Carnegie Mellon University의 연구원들은 높은 전기 및 열 전도성과 작동 기능의 독특한 조합을 보여주는 재료를 개발했습니다.
재료의 또 다른 주요 특징은 심각한 손상에 대한 내성입니다.
"우리는 이 복합재에 대한 전기적 자가 치유 및 손상 감지 기능을 관찰했지만 손상 감지는 이전의 액체 금속 복합재보다 한 단계 더 발전했습니다."
- Soft Machines 연구소의 연구원이자 이 연구의 주저자인 Michael Ford가 설명했습니다.
"손상은 모양 변화를 유발할 수 있는 새로운 전도성 표시를 생성하기 때문에 복합 재료는 손상에 명확하게 반응합니다."
- Soft Machines 연구소의 연구원이자 이 연구의 주저자인 Michael Ford가 설명했습니다.
"손상은 모양 변화를 유발할 수 있는 새로운 전도성 표시를 생성하기 때문에 복합 재료는 손상에 명확하게 반응합니다."
재료의 높은 전기 전도성으로 인해 복합 재료는 기존 전자 장치와 상호 작용하고 터치에 동적으로 반응하며 모양을 가역적으로 변경할 수 있습니다. 의료, 의류, 웨어러블 컴퓨터, 보조 장치 및 로봇, 우주 여행 등 신축성 있는 전자 제품이 필요한 모든 응용 분야에 사용할 수 있습니다.
이 작업은 육군 연구실의 보조금으로 지원되었습니다.
니티놀
니티놀 또는 티타늄 니켈화물 - 금속간 화합물(성분 간의 비율이 고정된 금속의 화합물).
우주의 니티놀
NASA는 오랫동안 역사 우주에서 재료 과학 및 공학 실험을 수행합니다. 이러한 연구 중 많은 부분이 분류된 상태로 남아 있습니다.
NASA가 비밀 실험을 위해 니티놀을 우주로 보냈다는 정보가 있습니다. 새로운 정보에 따르면 그는 1990년대 우주 왕복선과 우주 정거장을 비행하는 동안 특수 테스트 챔버에 배치되었습니다. 그리고 2017년에는 ISS에서도.
우주 공간의 무중력 및 무중력 환경은 "이상한 제조 및 가공"에 대한 단서를 제공했을 뿐만 아니라 물질이 "변형"할 수 있는 방법과 이유를 이해하는 데 도움이 되었을 수 있습니다.
또한 미국 공군 연구소 Wright-Patterson(AFRL)이 금속으로 만들어진 메모리(니티놀)로 만든 우주선 부품을 개발하고 이러한 독특한 모핑 시스템을 우주로 발사했다는 사실도 알려졌습니다. Wright-Patterson AFRL은 수십 년 동안 메모리 금속 기반 우주선 시스템을 개발해 왔습니다.
Roswell로부터 메모리 메탈을 받고 연구한 기지 자체는 우주선 발사에 대해 거의 언급되지 않은 XNUMX번의 데모와 함께 최소 XNUMX번의 데모에서 이 기술을 유리하게 사용했습니다.
• MIghtSat / FalconSat은 2000년에 발사된 우주선의 고급 이미징, 통신 및 "버스 구성 요소"를 우주에서 테스트하기 위해 AFRL이 개발한 소형 위성 우주선입니다. 기술 문헌을 자세히 검색하면 메모리 금속을 사용하여 우주로 발사된 MightSat에 대한 언급이 나타납니다. 이 장치를 "AFRL Form Memory Release Device"라고 하며 그 약어를 SMARD(또는 Shape Memory Alloy Release Device)라고 합니다.
• 1997년 XNUMX월 Wright의 AFRL LFSA(Lightweight Flexible Solar Array)가 우주로 발사되었습니다. 기술 참조는 형상 기억 합금 힌지 디자인과 AFRL이 NASA, DARPA 및 Lockheed Martin과 함께 금속 기억 장치를 구축하는 것입니다. 그것은 매우 얇은 니티놀 조각을 포함합니다. 이 스트립은 선박의 부착된 부분이 회전, 스윙 또는 잠글 수 있는 매우 유연한 장치 역할을 했습니다.
• 우주에서 연구소의 현재 임무 우주선이다 로제타. Wright의 연구실은 유럽 우주국(European Space Agency)과 협력하여 최초로 궤도에 진입하여 혜성에 착륙하는 우주선을 개발했습니다. 혜성을 쫓는 우주선에는 형상기억 가스 방출 기구인 특수 금속 기억 밸브가 장착되어 있습니다.
Rosetta는 혜성을 연구하기 위해 설계된 자동 행성간 정거장입니다. NASA와 공동으로 유럽 우주국(European Space Agency)에서 설계 및 제조했습니다.
우주선은 2004년 67월 혜성 12P / Churyumov - Gerasimenko로 발사되었습니다. 프로그램의 일환으로 2014년 XNUMX월 XNUMX일, 세계 최초로 혜성 표면에 하강 차량이 연착륙했습니다.
우주선은 2004년 67월 혜성 12P / Churyumov - Gerasimenko로 발사되었습니다. 프로그램의 일환으로 2014년 XNUMX월 XNUMX일, 세계 최초로 혜성 표면에 하강 차량이 연착륙했습니다.
항공의 SPF 재료 및 기술
과거에 항공기는 가변 스위프, 개폐식 착륙 장치, 개폐식 플랩 및 슬랫, "가변 기수"를 사용했습니다.
항공의 여명기에 사용되었던 항공기 제어의 원리에 대한 디자인 사고의 회귀는 새로운 모든 것이 잘 잊혀진 오래된 것임을 확인시켜줍니다. 현대 항공의 모프 개념은 Otto Lilienthal이 개발한 항공기 제어 원칙으로 거슬러 올라갑니다.
예를 들어 유연 또는 모프 날개의 개념은 여러 가지 이유로 매우 유망합니다. 항공기 속도가 증가하면 날개에 가해지는 공기역학적 부하가 증가하고 이음새나 돌출부가 연료 소비에 영향을 미친다는 사실로 이어집니다. 공기역학적 형태의 "부드러움"을 위한 투쟁이 시급한 과제가 되고 있습니다.
실현 및 잠재적 사용
이것은 군대에 두 배로 중요합니다. 형태의 공기 역학적 표면은 무선 범위에서 항공기의 유효 반사 표면을 줄이고 기계식 드라이브의 무게를 줄이는 능력을 끌어들여 범위, 기동성 및 생존 가능성을 증가시키기 위한 예비를 얻습니다. 전투 충돌에 항공기.
특히 날개 표면적의 변화와 익형의 볼록함을 제어하는 등 모양의 더 중요한 변화도 중요합니다.
즉, 우리는 추상 기술로서의 모핑에 대해 이야기하는 것이 아니라 이전에 달성할 수 없었던 "모픽" 속성을 가진 메타물질을 사용하는 건설적인 솔루션에 대해 이야기하고 있습니다.
XXI 세기의 항공 우주 차량
이것은 2001세기임에도 불구하고 상당히 오래된 프로젝트입니다. 실제로 NASA는 XNUMX년부터 컨버터블 항공기 개념을 만들기 위해 노력해 왔습니다.
그러나 장기적으로 NASA는 변형 항공기를 설계하기를 희망합니다.
XNUMX세기 항공우주로 알려져 있으며 때때로 모프 평면이라고도 하는 이 개념에는 최적의 비행 성능을 위해 기내 재구성을 허용하는 많은 지능형 기술이 포함되며 생체모방 기술의 한 예입니다.
이 경우 새의 생물학적 디자인이 모방됩니다.
유연하고 명령에 따라 모양을 변경할 수 있는 지능형 재료를 사용하여 XNUMX세기 항공 우주 비행체는 끝을 바깥쪽으로 약간 위쪽으로 확장하여 최적의 양력을 제공함으로써 날개 모양을 만들 수 있습니다.
그러나 이륙 후 비행기는 양력을 유지하면서 바람의 저항을 덜 줄 수 있는 날개가 필요합니다. 이것이 3000미터 이상의 고도에서 날개가 안쪽으로 수축하고 뒤로 스윙하여 항력을 최소화하고 비행 속도를 높이는 이유입니다.
이 프로그램은 아직 결실을 맺지 못했지만 미래를 엿볼 수 있는 흥미로운 제안입니다.
지금까지 현대 과학 기술에 대한 기술적으로 더 진보된 아이디어가 구현되고 있습니다.
GIGAbay 화물기
이것은 고급 세라믹, 섬유 및 탄소 나노튜브를 사용하여 거대한 비행 상부 구조를 만드는 개념 설계입니다.
탑재량은 매우 커서 착륙 후 비행기는 이동식 발전소, 수처리 공장 또는 XNUMX층짜리 자율 병원으로 변할 수 있습니다.
이 "대형 구조"의 무결성을 유지하고 비행 중 일정한 압력 변화가 있는 공통 동체를 가지지 않기 위해 최상의 성능을 위해 압력을 분산하고 기체 손상을 방지하는 내부 능동 하위 동체 AFS를 장착할 수 있습니다. 동체.
AFS는 전체 길이를 따라 수백 개의 센서가 있는 다중 이동 섹션이 있는 탄소 섬유 구조와 고압 공기를 밀거나 당기는 XNUMX개의 외부 공기 흡입구가 있는 전기 공기 펌프 시스템으로 구성됩니다.
AFS는 밀리초마다 상황을 분석하는 다양한 컴퓨터에 의해 제어되는 이러한 방식으로 모양을 다시 조정합니다.
비행 모핑
비행 모핑은 박쥐, 새, 나비와 같은 동물에게 날 수 있는 능력을 부여하는 구조적 구성보다 훨씬 더 많은 것을 포함하는 능력의 한 예입니다.
실제로 모핑은 매우 다재다능한 기술입니다.
모핑의 다양한 학문적 측면은 다음과 같이 분류할 수 있습니다.
원격 제어: 모양을 바꾸도록 유도합니다.
반응형 재료의 잠재적 사용 및 개발에 대한 주요 영향은 물론 어떻게 작동시킬 수 있는지입니다. 다시 말하지만, 자연 시스템은 제한된 자극 팔레트로 작동합니다.
인공 세계에서 원격 제어 및 기존 시스템과의 통합에 대한 약속은 빛, 전기장 및 자기장을 응답 제어를 위한 매력적인 후보로 만들고 자연적 한계를 넘어서는 능력을 증가시킵니다.
흡습성.
하이드로겔은 용매 입자가 고분자 네트워크에 완전히 침투하여 친수성 효과로 인해 팽창을 일으킬 때 크기가 1100배 이상 변화하는 프로토타입 흡습성 반응 물질입니다.
화학.
화학 물질의 존재는 이온 농도, pH 변화 또는 특정 항원의 존재 여부와 상관없이 유비쿼터스 자연적 유발 요인입니다. 하이드로겔의 화학적 트리거로 인한 부피 변화는 최대 350배까지 가능합니다.
난방.
온도 반응은 아마도 인공 세계에서 가장 유명한 수동적 움직임 트리거일 것입니다. 다양한 열 계수는 관찰하기 쉽고 스트립 기반 바이메탈 제어 시스템은 XNUMX세기부터 이 접근 방식을 채택했습니다. 폴리에스터 및 폴리우레탄과 같은 많은 상업용 플라스틱은 가공이 쉽기 때문에 형상 기억 효과를 나타내는 열가소성 수지입니다. 그러나 포스트 프로덕션 형태 변경 애플리케이션에서의 사용은 현재 참신합니다.
빛.
전자기 또는 방사선 영향에 민감한 재료를 사용하면 기존 제어 시스템과 호환되는 원격 활성화 및 점진적 자극의 기회가 열립니다. 액정 시스템은 앞서 논의한 트랜스 이성질체의 전환을 유발하는 광 반응으로 잘 알려져 있습니다. LCE, 폴리머 시스템 및 하이드로겔의 경우 조정된 플라스몬 공명을 갖는 나노입자 복합물을 추가하면 가열을 유발하여 광반응이 증가하는 것으로 나타났습니다.
전기와 자기.
활동 전위의 전기 자극은 10mV 정도의 전압에 의해 열린 이온 채널에서 근육 수축이 일어나는 자연 세계에서 활성화 및 형성을 위한 핵심 자극입니다. 여러 개의 전기 활성 형태 변환 폴리머가 종합적으로 알려져 있지만, 그 중 어느 것도 근육 상호 작용에서 높은 이득을 나타내지 않습니다. 실제로 많은 경우 20%의 적당한 근육 수축을 맞추기 위해 킬로볼트가 필요합니다.
모프 철학
감도
비행 생물과 기계는 주어진 환경에서 비행할 수 있으려면 자신의 위치와 구조적 구성뿐만 아니라 주변의 대기 상태를 감지하거나 감지할 수 있어야 합니다.
수집해야 하는 데이터 유형의 예로는 속도, 고도, 기압, 다른 물체에 대한 상대적 위치, 주어진 순간에 날개의 위치와 모양이 있습니다(모핑이 사용되는 경우 특히 그렇습니다).
이 기능에는 방향을 측정하기 위한 요레이트 자이로스코프와 공기압을 측정하기 위한 날개 개구부와 같은 항공기의 고도로 전문화된 센서가 포함될 수 있습니다.
계산
특수 감각 시스템뿐만 아니라 눈, 귀 등의 감각 신호는 생물학적 조종사의 두뇌 또는 항공기의 감각 시스템을 고려한다면 온보드 컴퓨터의 두뇌에서 통합되고 처리되어야 합니다. 수행되는 처리에는 비행 안정성, 안내, 항법 및 제어를 위한 특수 알고리즘이 포함됩니다.
비행 안정성은 아마도 이러한 기능 중 가장 중요할 것입니다. 안정성이 없으면 비행을 유지할 수 없고 비행 안정성이 부족하면 비극적인 결과를 쉽게 초래할 수 있기 때문입니다.
비행기에서 비행 안정성 알고리즘은 가능한 가장 높은 처리 속도로 실행되며 프로세서 사용에 대해 가장 높은 우선 순위를 갖습니다.
항해
호버링은 특히 비행해야 하는 위치와 관련하여 주어진 순간에 플라이어가 있는 위치를 가능한 한 정확하게 결정하는 기능입니다.
생물학적 조종사에서 이러한 명령은 특정 근육과 기관을 자극하는 뇌의 전기 자극입니다. 비행기에서 명령은 전기 모터를 활성화하거나 유압 작동을 트리거하는 전기 신호이기도 합니다.
드라이브
모핑 비행에는 고도로 전문화된 구조가 필요하지만 이러한 구조를 이동하고 위치를 지정하려면 특수 액추에이터도 필요합니다.
비행 모핑
따라서 이러한 "하위 시스템" 각각에는 비행 모핑의 기적을 제공하는 역할을 수행하는 특수 구성 요소가 필요합니다.
그러나 이러한 하위 시스템이 상호 작용하는 방식은 변환의 성공과 비행 성능에 긍정적인 기여를 보장하는 데 똑같이 중요합니다.
감각 출력은 안정성, 제어 및 탐색에 유용한 특정 정보를 제공해야 하며 컴퓨팅 기능은 충분한 처리 능력을 가져야 하며 해당 정보로 효과적으로 작동하는 방식으로 "연결"되어야 합니다.
마찬가지로, 계산 기능은 비행 안정성의 목표를 달성하고 원하는 동작을 성공적으로 완료하기 위해 적절한 명령 신호를 출력하기 위해 액추에이터의 구성 및 역학에 대한 정보를 가지고 있어야 합니다.
이 블록 다이어그램은 향상된 비행 성능을 달성하는 데 관련된 주요 하위 시스템의 상호 관계 및 상호 의존성을 보여줍니다.
그러나 이러한 물리적 구성 요소를 시스템 컨텍스트에서 볼 때 복잡성 주장은 완전히 새로운 수준으로 이동합니다.
기술의 관점에서 다양한 구조의 구조를 통합하는 모픽 시스템의 기능적 개념을 보여줍니다.
새의 뇌는 생활과 일상 활동에 필요한 계산을 수행할 수 있는 충분한 능력이 있어야 합니다. 그리고 비행기는 또한 미사일을 발사하고 발사하고 조종사나 승무원의 생존을 유지해야 합니다.
결론
이 논의는 형태 변형이라는 중요한 학제간 문제의 모든 측면을 고려하는 것이 거의 불가능하다는 것을 보여줍니다.
또 다른 설명도 있습니다.
상당한 연구 노력의 틀에 상당한 자원이 집중되어 있더라도 항공기에서 "새의 능력"을 달성하는 것은 불가능합니다. 왜냐하면 새는 디자인의 산물일 뿐만 아니라 문제.
(사람은 훨씬 더 복잡하지만 "자율 비행" 능력은 타고난 것이 아닙니다. 우리는 대부분의 새보다 더 강력한 지성을 사용하여 다른 가능성을 수용하고 찾아야 합니다.)
(사람은 훨씬 더 복잡하지만 "자율 비행" 능력은 타고난 것이 아닙니다. 우리는 대부분의 새보다 더 강력한 지성을 사용하여 다른 가능성을 수용하고 찾아야 합니다.)
그러나 합성 형상 변환 재료의 기능과 활성화 메커니즘을 상상하거나 연구하는 것과, 자가 형성 재료에 대한 현재 지식을 자연에서 발견되는 전략과 비교하는 것은 다른 문제입니다.
결론은 불가피합니다. 가까운 장래에 카리스마 넘치는 통치자, 공학 및 과학계의 희망에 따라 모든 장치 또는 항공기의 완전한 자체 형성을 허용하는 단일 재료 및 생산 방법은 없을 것입니다.
결과
"원래 날 수 있도록 설계되지 않은" 인간과 달리, 새는 태어날 때부터 "비행 기계" 전체와 지원 시스템을 가지고 있으며, 게다가 이 모든 것을 사용하도록 유전적으로 훈련되었습니다.
항공기에서 새 모핑을 달성하는 것은 조종사의 생각에 직접적으로 반응하는 재료와 시스템을 만들어야만 가능합니다.
예를 들어 VO 포럼에 댓글을 작성하는 군인과 같은 조종사의 생각은 무엇입니까?
그리고 우리는 가장 진보된 우주 메타 물질을 가지고도 그러한 생각을 가지고 어디로 날아갈 것입니까?
인간과 비행기(우주선)의 이러한 공생은 이 프로젝트의 가상 프로토타입이 있지만 가까운 미래에 지상 인류에게 도달할 수 없습니다 ...
그러나 이 아름다운 시기까지는 "스마트 메탈"이라는 용어를 사용하지 않는 것이 좋습니다.
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이 기사는 비교하자면 "매우 똑똑한" "똑똑한" 재료의 획기적인 과학적 개발에서 미국이 가장 잘 지켜온 비밀을 다루는 연역적 과학 조사의 서문일 뿐입니다.
다음은 1947년 로스웰 UFO 충돌 현장에서 발견된 "기억 금속"의 잔해가 오늘날의 "형상 기억 합금" 또는 "변형 금속"의 개념적, 기술적 자극이 된 이유와 방법에 대한 설명(또는 조사)입니다. "와 같은 니티놀.
계속 될 ...
- 세르게이 이바노프([이메일 보호])
- www.nasa.gov
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