Учёные разработали метаматериал для крыльев самолётов, меняющих форму в полёте

Исследователи из Нанкинского университета аэронавтики и астронавтики (NUAA) создали металлический материал, способный изгибаться под нагрузкой и возвращаться к исходной форме. Результаты работы опубликованы в International Journal of Extreme Manufacturing.

В основу разработки легла микроскопическая структура семенной оболочки портулака огородного. Внешний слой семени этого суккулента состоит из сети волнистых поверхностей, которые равномерно распределяют механическое напряжение при деформации. Исследователи воспроизвели эту геометрию в никель-титановом сплаве с эффектом памяти формы.

Для производства материала использовалась технология лазерной наплавки порошкового слоя. Методом 3D-печати были созданы сотовые структуры с толщиной стенок 0,3 миллиметра. Изменяя количество стенок в узлах сот, инженеры регулировали коэффициент Пуассона, определяющий поведение материала при растяжении.

Испытания показали, что шестиугольная сотовая структура выдерживает растяжение до 38 % без разрушения. После нагревания материал восстанавливает более 96 % первоначальной формы. Деформация происходит без использования внешних двигателей или механических приводов — сплав с памятью формы самостоятельно обеспечивает движение при температурном воздействии.

На основе метаматериала команда изготовила прототипы секций крыла. Образцы продемонстрировали способность плавно менять угол наклона от минус 25 до плюс 25 градусов в условиях, соответствующих температуре полёта. Следующим этапом станет интеграция датчиков для автоматической реакции материала на изменение аэродинамических условий.