Фокус объекта:Исследовательский центр НАСА в Лэнгли

Объект, ныне известный как Исследовательский центр Лэнгли, был основан предшественником НАСА — Национальным консультативным комитетом по аэронавтике (NACA) — в 1917 году, что сделало его первой гражданской авиационной лабораторией в Соединенных Штатах. Позже в том же году началось строительство недалеко от Хэмптона, штат Вирджиния, на Лэнгли Филд.

В 1931 году были завершены работы над самой большой аэродинамической трубой в мире с испытательным участком размером 30 × 60 футов, известной как Полномасштабный тоннель Лэнгли. В туннеле можно было исследовать все полноразмерные самолеты того времени, и он сыграл важную роль в проведении исследований по очистке от сопротивления почти для каждой конструкции истребителя США в эпоху Второй мировой войны. В полномасштабном туннеле были испытаны космическая капсула «Меркурий», испытательный лунный посадочный модуль, F-16, концепты сверхзвуковых транспортных средств и космический шаттл.

Национальный трансзвуковой центр Лэнгли использует жидкий азот для более точного моделирования условий полета и предоставляет одни из самых точных в мире данных об аэродинамической трубе. С тех пор, как туннель начал работать в начале 1980-х годов, он предоставил данные для самолетов Boeing 777 и 767, конфигурации запуска космических челноков, концепций бизнес-джетов и системы прерывания запуска Orion.

Когда НАСА начало решать проблемы, связанные с отправкой людей в космос, Лэнгли внес свой вклад в эту работу. Космическая рабочая группа, находившаяся в Лэнгли до переезда в Хьюстон в начале 1960-х годов, приступила к планированию ранней космической программы Соединенных Штатов. Персонал Лэнгли спроектировал Лунный посадочный комплекс, ферменный портал размером 250 × 400 футов с лунным посадочным модулем, который был подвешен на тросовой системе, поддерживающей весь вес посадочного модуля, кроме 1/6, и использовался для обучения всех астронавтов Аполлона. высадиться на Луну. Когда программа «Аполлон» была свернута, объект был переоборудован для подвески полноразмерных самолетов и вертолетов с приборами, которые были допущены к аварийным условиям для повышения устойчивости самолетов к авариям. При разработке концепции «Ориона» объект использовался для понимания нагрузок при посадке «Ориона» сначала на грунт, а с добавлением гидроударного бассейна — для понимания приземления на воду.

В середине 1960-х годов Лэнгли разработал симулятор рандеву и стыковки для обучения астронавтов Близнецов и Аполлона. Система подвешивала полноразмерную капсулу Gemini, а затем и Apollo к потолку исследовательского ангара в Лэнгли. С тех пор симулятор был демонтирован, но система подвески осталась в потолке ангара.

Сегодня Лэнгли поддерживает цели НАСА в области аэронавтики, науки и космических технологий с помощью различных авиасимуляторов, аэродинамических труб, лабораторий и вычислительного программного обеспечения.

Воздухоплавание

Работая над тем, чтобы сделать возможными сверхзвуковые полеты коммерческих авиалиний между побережьями, или помогая сделать самолеты более безопасными, тихими и экономичными, эксперты по аэронавтике Лэнгли воплощают идеи с чертежной доски в реальность.

В сотрудничестве с Федеральным авиационным управлением (FAA) исследователи из Лэнгли провели тест, который поможет экспертам оценить безопасность самолетов при столкновении. Стремясь снизить количество смертельных случаев, исследователи сбросили полноразмерный транспортный самолет F-28 Fokker в Центр исследований приземления и ударов в Лэнгли, чтобы получить данные для компьютерных моделей, измеряющих ударопрочность. Эти данные помогут установить стандарты для инновационных самолетов завтрашнего дня.

НАСА продолжало открывать возможности для будущих бесшумных сверхзвуковых полетов в рамках своей демонстрационной миссии полета с низкой стрелой. Для этой миссии Лэнгли разделяет управленческую ответственность за разработку самолета X-59 Quiet SuperSonic Technology и возглавляет планы по оценке реакции на звук X-59 в нескольких сообществах США, что является шагом к отмене действующих запретов на сверхзвуковые наземные полеты.

Исследователи из Лэнгли успешно протестировали систему eXternal Vision X-59. Он заменяет обращенное вперед окно кабины комбинацией датчиков, камер и компьютерных дисплеев, что дает пилоту возможность видеть вперед в дополненной реальности. Он будет готов к первому полету X-59, запланированному на этот год.

Лэнгли также тестирует новые эффективные концепции самолетов и изучает полностью электрические технологии, чтобы сделать полет чище и тише. Вместе с Boeing исследователи из Лэнгли спроектировали, построили и испытали трансзвуковую модель крыла с ферменными связями, которая может привести к созданию более экономичного самолета. Они также предоставили методы проектирования и анализ для X-57 Maxwell, первого полностью электрического экспериментального самолета НАСА.

С появлением недорогих электрических дронов, наводнивших рынок, и предприятий, направляющих деньги на такие концепции, как аэротакси и автономные персональные самолеты, кажется, что наступает новая эра авиации. Инструменты безопасности дронов, разработанные в Лэнгли, учитывают практические аспекты беспилотных полетов:как предотвратить полеты беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) туда, где они не должны, как предотвратить их столкновение друг с другом и как помочь им безопасно приземлиться в чрезвычайной ситуации. .

Чтобы понять, как новые воздушные транспортные средства будут работать в городах, группа исследователей создала аэродром № 8 в Лэнгли — электрический самолет, который взлетает как вертолет. Беспилотный автомобиль, созданный из деталей, напечатанных на 3D-принтере, был протестирован в 12-футовой низкоскоростной аэродинамической трубе Лэнгли. Наряду с автономией Лэнгли исследует множество других вопросов, жизненно важных для новых летательных аппаратов:управление воздушным движением, бесполетные зоны, системы связи и наведения, безопасные процедуры полета и подавление шума.

Langley также разработала два новых исполнения акустических вкладышей для снижения шума самолетов, в которых изогнутые каналы в ограниченном пространстве могут быть оборудованы для снижения шума. Двумя реализациями являются облицовки боковых кромок закрылков и облицовки дверей шасси для снижения шума корпуса. В этих случаях акустический вкладыш предназначен в первую очередь для уменьшения шума самолета, возникающего во время посадки, что поможет самолетам соответствовать все более строгим ограничениям по шуму в аэропортах.

Пробел

Лэнгли активно объединяет новаторов, архитекторов, ученых и инженеров, чтобы быстро и эффективно доставлять небольшие полезные нагрузки в космос. Малые спутники (smallsats), которые НАСА определяет как космические аппараты весом 180 кг (397 фунтов) или меньше, могут помочь агентству продвигать науку и исследования человека, предоставляя новые возможности для сокращения затрат на космические миссии и расширения доступа к космосу.

Shields-1, демонстрация защиты от радиации, стала первым успешным проектом Лэнгли по запуску малых спутников в свободном полете. Во время запуска Rocket Lab в 2018 году он вылетел на орбиту вместе с рядом других демонстраций и экспериментов. Компания Shields-1 испытала новый защитный материал, разработанный в Лэнгли.

Мощная ракета Space Launch System положит начало новаторским миссиям НАСА. Группа аэронауки Лэнгли протестировала конфигурации в аэродинамической трубе Единого плана центра, дозвуковой трубе размером 14 × 22 фута и аэродинамической трубе Национального трансзвукового комплекса.

Успешный испытательный полет NASA Ascent Abort-2 стал важным шагом на пути к защите астронавтов, которые вскоре отправятся в полеты на Луну, а однажды и на Марс. Программа Orion Launch Abort System, управляемая в Лэнгли, обеспечит готовность системы прерывания, если это необходимо.

Стереокамера для изучения поверхности лунного шлейфа (SCALPSS), размером примерно в половину компьютерной мыши, в этом году отправится на Луну в качестве полезной нагрузки на борту космического корабля Intuitive Machines Nova-C. Четыре крошечные камеры покажут исследователям НАСА, что происходит под космическим кораблем, когда он приземляется на Луну. SCALPSS предоставит важные данные о кратере, образованном шлейфом ракеты посадочного модуля, когда он совершает последний спуск и приземляется на поверхность Луны.

Данные SCALPSS предоставят компьютерные модели для последующих посадок. Камеры SCALPSS, которые будут размещены вокруг основания посадочного модуля, начнут отслеживать образование кратеров с того самого момента, когда шлейф горячего двигателя посадочного модуля начнет взаимодействовать с поверхностью Луны. Камеры будут продолжать снимать изображения до тех пор, пока посадка не будет завершена. Эти окончательные стереоизображения, которые будут храниться в небольшом бортовом устройстве хранения данных перед отправкой на посадочный модуль для передачи обратно на Землю, позволят исследователям реконструировать окончательную форму и объем кратера.

Лэнгли также разрабатывает технологии для строительства роботов в космосе, что позволяет выполнять более длительные и дальние миссии. Легкая система манипулирования поверхностью будет использоваться компаниями, выбранными для высадки полезной нагрузки на Луну. Благодаря ряду проектов по обслуживанию, сборке и производству на орбите исследователи узнают, как использовать робототехнику и автономию для создания инфраструктуры на Луне и в космосе.

Лидар

Обнаружение света и дальность (LiDAR) стали мощным и универсальным инструментом для НАСА. Лэнгли разработал Flash LiDAR для картографирования местности в реальном времени и навигации на основе синтетического зрения. Чтобы воспользоваться преимуществами информации, содержащейся в последовательности 3D-изображений, полученных с частотой видео, Лэнгли также разработал встроенный алгоритм обработки изображений, который может одновременно исправлять, улучшать и определять относительное движение путем преобразования этой последовательности изображений в синтетическое 3D-изображение с высоким разрешением. .

Традиционные методы сканирования LiDAR генерируют кадр изображения путем растрового сканирования изображения по одному лазерному импульсу на пиксель за раз, тогда как Flash LiDAR получает изображение так же, как обычная камера, генерируя изображение с использованием одного лазерного импульса. Преимущества Flash LiDAR обеспечивают автономную визуальную навигацию и управление роботизированными системами.

Считается, что навигационный доплеровский лидар (NDL) обеспечивает безопасную и точную посадку на планетарные тела. NDL, который точно измеряет скорость и положение автомобиля, может помочь НАСА высадить на Луну первую женщину и следующего мужчину.

Технологии

• Дистанционный неинвазивный датчик сердечной активности (RENCAT) — Этот датчик лазерного виброметра контролирует сердечную деятельность удаленно и неинвазивно; в частности, сердечные функции циклов открытия и закрытия клапана/камеры (сердечные циклы). Устройство предоставляет точную информацию о величине и времени вдали от области сердца без помех от одежды пациента.

• Гидрофобное эпоксидное покрытие для уменьшения прилипания насекомых — Эпоксидные смолы, содержащие фторированные алкиловые эфиры, служат в качестве покрытия от насекомых. Прочное и долговечное покрытие было разработано для повышения эффективности самолетов, но может быть полезно в различных областях применения, где желательно уменьшить прилипание остатков насекомых, например, в автомобильной промышленности и ветроэнергетике.

• Подавление молний и обнаружение повреждений — Запатентованная сенсорная технология SansEC представляет собой проверенную беспроводную сенсорную платформу, способную измерять электрический импеданс физической материи вблизи сенсора на основе изменения его резонансного отклика. Датчик обладает уникальной характеристикой рассеивания тока удара молнии, что помогает смягчить ущерб от молнии. В приложении для лопаток турбины массив датчиков SansEC будет покрывать площадь поверхности композитной лопатки, обеспечивая как смягчение ударов молнии, так и обнаружение повреждений.

• Беспроводной датчик температуры без электрических соединений — Этот датчик не требует электрического подключения и построен на сенсорной платформе SansEC, которая использует преимущества измерения диэлектрических изменений. Датчик устойчив к повреждениям, гибкий, точный и недорогой. Одним из многообещающих приложений являются датчики температуры шин.

• Тестовая станция для 3D-принтеров — Разработана испытательная станция, способная проводить на месте испытания осаждения материала и адгезии слоев в процессе экструзионного аддитивного производства. Технология решает проблему контроля качества деталей в процессе 3D-печати. Новизна заключается в том, что тестирование происходит на месте по мере создания компонента.

• Беспроводной датчик для фармацевтической упаковки и приложений мониторинга — Датчик SansEC можно использовать в фармацевтике без физического контакта. Можно отслеживать многие параметры контейнера, такие как уровень жидкости или порошка, температура содержимого и изменения, вызванные порчей. Подделка также может быть обнаружена.

Передача технологий

Технические знания и данные Исследовательского центра Лэнгли доступны лицензиатам для коммерческого использования. Свяжитесь с консьержем НАСА по лицензированию в агентстве. Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. или позвоните по номеру 202-358-7432, чтобы начать обсуждение лицензирования. Узнайте больше о NASA Langley здесь .