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La NASA et le MIT dévoilent un nouveau design d'aile qui change de forme

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Des chercheurs américains ont conçu, construit et testé un nouveau concept d'aile radicalement nouveau et léger qui peut changer de forme en plein vol pour améliorer les performances et accroître l'efficacité.

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Développée principalement par des ingénieurs de la NASA et du MIT, l'aile est fabriquée à partir de milliers de composants triangulaires avec des entretoises en forme de bâton d'allumette, boulonnés ensemble dans un cadre en treillis. Ce treillis est ensuite recouvert d'une mince couche de polymère semblable à celle des jambes de suspension. La structure de l'aile qui en résulte est composée principalement d'espace vide, formant un métamatériau mécanique qui combine la rigidité d'un polymère caoutchouteux avec la légèreté et la faible densité d'un aérogel. Selon les chercheurs, la densité de l'aile n'est que de 5,6 kg par mètre cube.

De plus, la forme de l'aile réagit passivement aux forces de l'environnement, la rigidité des différentes entretoises étant soigneusement calibrée pour obtenir l'effet désiré. Certaines parties de l'aile se courbent en fonction des différentes phases de vol, ce qui permet d'obtenir des performances plus optimales au décollage, en croisière et à l'atterrissage. La recherche est présentée dans la revue Smart Materials and Structures : " Nous sommes en mesure de gagner en efficacité en adaptant la forme aux charges à différents angles d'attaque ", explique Nicholas Cramer, ingénieur de recherche à la NASA Ames en Californie. "Nous sommes capables de produire exactement le même comportement que vous feriez activement, mais nous l'avons fait passivement."

Une version 1m de l'aile a été développée il y a quelques années pour valider le principe sous-jacent, avec un jet d'eau utilisé pour fabriquer les composants individuels. Cette dernière recherche a permis à l'équipe de développer un prototype de 5m, utilisant le moulage par injection pour accélérer considérablement le processus de fabrication. Les jambes de suspension devaient encore être assemblées à la main, mais l'équipe croit que cette étape pourrait être automatisée à l'aide de robots d'assemblage, ce qui fait l'objet d'un projet de recherche à venir. Comme l'aile est fabriquée à partir de milliers de sous-unités, elle offre également la possibilité de concevoir des avions entièrement nouveaux : " Vous pouvez faire la géométrie que vous voulez ", explique Benjamin Jenett, un étudiant diplômé du Centre for Bits and Atoms du MIT. "Le fait que la plupart des avions aient la même forme" - un tube avec des ailes - "est dû à des dépenses. Ce n'est pas toujours la forme la plus efficace."

Lors des essais effectués dans la soufflerie à grande vitesse de la NASA au Langley Research Centre, l'aile s'est comportée légèrement mieux que prévu, selon Jenett. Il affirme également que le même système de fabrication de la structure de l'aile pourrait être utilisé pour construire des pales d'éoliennes, ce qui faciliterait le montage sur place et éviterait les problèmes associés au transport de pales toujours plus longues.