Nhóm các kỹ sư đến từ NASA và viện công nghệ MIT đã vừa chế tạo và thử nghiệm trong hầm gió thiết kế cánh máy bay kiểu mới, được lắp ghép từ hàng trăm tấm vật liệu nhỏ, giống y hệt nhau. Nhờ vậy, cánh có thể thay đổi hình dạng để điều khiển máy bay, tăng hiệu quả nhiên liệu, trải nghiệm bay, khả năng thao diễn và được cho là dễ sản xuất hơn so với cánh truyền thống.
Thay vì phải cần đến nhiều bề mặt di chuyển tách biệt như cánh liệng để điều khiển các trục hướng của máy bay như roll (đảo), pitch (lên xuống) trên cánh chính thì thiết kế mới cho phép thay đổi hình dạng toàn cánh hoặc một phần bằng việc phối hợp các thành phần cứng và dẻo trên cấu trúc cánh.
Nhóm nghiên cứu dùng những cấu trúc lắp ghép siêu nhỏ, có hình tam giác với các cạnh nhỏ như que diêm, làm bằng polyethylene. Các tam giác này liên kết với nhau, tạo ra một bộ khung mắt cáo trọng lượng nhẹ, thiết kế mở với phần lớn không gian bên trong rỗ. Sau đó khung sườn được phủ các lớp mỏng giống vảy, làm bằng vật liệu polymer. Kết quả là chiếc cánh nhẹ hơn, đạt hiệu quả nhiên liệu cao hơn so với thiết kế cánh truyền thống.
Benjamin Jenett - sinh viên tốt nghiệp đến từ MIT giải thích rằng trong mỗi giai đoạn của chuyến bay, chẳng hạn như cất cánh, hạ cánh, bay ở vận tốc hành trình, thao diễn đổi hướng, … thì mỗi trạng thái sẽ có những tham số biến dạng của cánh khác nhau để tối ưu về đặc tính khí động học cũng như nhiên liệu.
Toàn bộ cấu trúc như một siêu vật liệu cơ học, kết hợp giữa độ bền cấu trúc của polymer và trọng lượng siêu nhẹ, mật độ thấp giống như aerogel. Làm thế nào để cánh thay đổi hình dạng? Thay vì sử dụng các motor và hệ thống dây điện để truyền động thì các nhà nghiên cứu đã khéo léo sắp xếp các thanh cấu trúc nhỏ như que diêm có độ dẻo và độ cứng khác nhau. Nhờ đó chiếc cánh biến dạng bị động theo tác động của dòng khí, nó sẽ cong hay duỗi theo hình thái bay.
Một ưu điểm nữa của thiết kế cánh này là "dễ sản xuất". Mặc dù nguyên mẫu thử nghiệm được các sinh viên lắp ghép bằng tay nhưng trong tương lai nếu được sản xuất, nó có thể được lắp ghép bởi các robot tự động. Jenett cho biết các thành phần của cánh được chế tạo bằng phương pháp phun đổ khuôn với nhựa polyethylene trong một bộ khuôn 3D rất phức tạp. Thế nhưng toàn bộ quy trình chế tạo một mảnh ghép của cấu trúc chỉ mất 17 giây. Trong giai đoạn tiếp theo của dự án, các nhà nghiên cứu sẽ thiết kế và thử nghiệm hệ thống robot lắp ghép cho cấu trúc cánh này. Jenett nói "Giờ đây chúng tôi đã có được phương pháp sản xuất" và nếu được đầu tư về công cụ, "các thành phần sẽ rẻ hơn".
Thêm nữa, thiết kế cánh nói trên cũng làm thay đổi hình dạng quen thuộc của máy bay hiện tại với 2 cánh và thân trụ tròn. Nicholas Crmaer - nhà nghiên cứu tại NASA, tác giả bài đăng trên tạp chí Smart Material & Structures nói rằng: "Bạn có thể tạo ra mọi hình dạng hình học mà bạn muốn. Thực tế là hầu hết máy bay đều có hình dạng giống nhau vì lý do chi phí phát triển và sản xuất mà hình dạng này thì không phải lúc nào cũng mang lại hiệu quả cao nhất."
Thiết kế cánh nói trên cũng đang được giới chuyên môn quan tâm. Daniel Campell, nhà nghiên cứu về kiến trúc đến từ Aurora Flight Sciences, công ty con của Boeing nói rằng: "Nghiên cứu rất hứa hẹn để giả chi phí và tăng hiệu năng đối với những cấu trúc lớn, trọng lượng nhẹ và vững chắc. Trước mắt, phát minh của họ có thể được áp dụng trên cấu trúc của các phi thuyền, cấu trúc trong vũ trụ chẳng hạn như ăng-ten."
Thay vì phải cần đến nhiều bề mặt di chuyển tách biệt như cánh liệng để điều khiển các trục hướng của máy bay như roll (đảo), pitch (lên xuống) trên cánh chính thì thiết kế mới cho phép thay đổi hình dạng toàn cánh hoặc một phần bằng việc phối hợp các thành phần cứng và dẻo trên cấu trúc cánh.
Benjamin Jenett - sinh viên tốt nghiệp đến từ MIT giải thích rằng trong mỗi giai đoạn của chuyến bay, chẳng hạn như cất cánh, hạ cánh, bay ở vận tốc hành trình, thao diễn đổi hướng, … thì mỗi trạng thái sẽ có những tham số biến dạng của cánh khác nhau để tối ưu về đặc tính khí động học cũng như nhiên liệu.
Thiết kế cánh nói trên cũng đang được giới chuyên môn quan tâm. Daniel Campell, nhà nghiên cứu về kiến trúc đến từ Aurora Flight Sciences, công ty con của Boeing nói rằng: "Nghiên cứu rất hứa hẹn để giả chi phí và tăng hiệu năng đối với những cấu trúc lớn, trọng lượng nhẹ và vững chắc. Trước mắt, phát minh của họ có thể được áp dụng trên cấu trúc của các phi thuyền, cấu trúc trong vũ trụ chẳng hạn như ăng-ten."
![[IMG]](https://photo2.tinhte.vn/data/attachment-files/2019/04/4610034_mit-morphing-wing-03-press.jpg)