Une équipe de chercheurs dirigée par la NASA et le MIT a mis au point un concept d’aile radicalement nouveau qui est non seulement beaucoup plus léger que les ailes conventionnelles, mais qui a également le potentiel de se reconfigurer automatiquement pour répondre aux conditions de vol du moment. Construit à partir de minuscules dalles de polymère identiques reliées entre elles par des entretoises, le nouveau « métamatériau » mécanique promet une production et une maintenance plus rapides et moins coûteuses des avions.

Les ailes d’avion sont des structures complexes dont la conception, la construction et l’entretien coûtent cher. Pour faire leur job, elles ont besoin d’un système complexe de gouvernes, de moteurs, de câbles et d’hydrauliques pour fonctionner de sorte qu’une aile rigide puisse utiliser des gouvernes rigides qui glissent et s’inclinent pour contrôler le flux d’air qui passe par-dessus elles.

Le problème, c’est que ces surfaces rigides sont loin d’être aussi efficaces qu’elles pourraient l’être. Pire encore, chaque aile est un compromis – non pas avec une aile idéale, mais entre toute une série de formes d’ailes idéales qui seraient nécessaires pour obtenir les meilleures performances au décollage, à l’atterrissage et dans toutes les autres conditions de vol intermédiaires.

C’est une des principales raisons pour lesquelles les avions sont si chers à construire et aussi pourquoi leur conception est presque toujours sous-optimale que celle d’une paire d’ailes collées sur un tube.

Cependant, l’équipe de la NASA/MIT a une alternative sous la forme d’une aile morphing. Cette idée n’est pas nouvelle. Le tout premier Wright Flyer de 1903 utilisait une aile morphing pour les commandes, mais l’idée nouvelle est de construire l’aile en tuiles sous la forme de minuscules cubes, triangles ou autres formes en polymère, creux, identiques, en caoutchouc, de la taille d’une allumette le long de chaque bord. Ceux-ci peuvent être boulonnés ensemble pour former un treillis léger et ouvert qui est recouvert d’une mince couche d’un polymère similaire à une peau.

Selon le MIT, le résultat est un « métamatériau » mécanique qui a la même rigidité qu’une aile conventionnelle, mais la même densité qu’un aérogel. En termes de chiffres, cela signifie réduire la densité du caoutchouc de 1500 kg par mètre cube à 5,6 kg par mètre cube. Cela rend non seulement l’aile beaucoup plus légère, mais aussi capable de se reformer pour s’adapter aux conditions de vol.

Mais l’astuce est que la conception peut être rendue encore plus simple et plus légère en éliminant le besoin d’actionneurs et de câbles complexes et lourds pour effectuer la reconfiguration. L’équipe affirme qu’en adaptant la flexibilité et la position relative des entretoises dans le matériau de l’aile aux charges qui y sont placées, elle peut se reconfigurer passivement et automatiquement en fonction de la forme requise.

La première version du matériau a été fabriquée à la main à l’aide de jets d’eau pour produire chaque dalle en quelques minutes, mais une nouvelle méthode de moulage par injection a réduit ce temps à 17 secondes. En combinant cela avec l’assemblage robotique, il sera possible non seulement d’augmenter l’échelle du système tout en réduisant les coûts, mais aussi de permettre aux ingénieurs d’utiliser des conceptions d’aéronefs plus efficaces, comme une aile mixte où la coque et l’aile se fondent l’une dans l’autre. De plus, le système pourrait également être utilisé pour construire de grandes éoliennes sur place ou pour fabriquer des structures dans l’espace.

http://news.mit.edu/2019/engineers-demonstrate-lighter-flexible-airplane-wing-0401