IEEE-Websites platzieren Cookies auf Ihrem Gerät, um Ihnen die beste Benutzererfahrung zu bieten.Durch die Nutzung unserer Websites stimmen Sie der Platzierung dieser Cookies zu.Um mehr zu erfahren, lesen Sie unsere Datenschutzrichtlinie.Flex it: Formveränderliche Flügel könnten futuristischen Flugzeugen mit gemischten Flügeln helfen, ihr Verhältnis von Auftrieb zu Luftwiderstand anzupassen, wenn sich die Bedingungen während des Fluges ändern.In der Zwischenzeit werden in den nächsten drei Jahren flexible Steuerflächen auf modernen Verkehrsflugzeugen getestet. Illustration: John MacNeillVor mehr als einem Jahrhundert fanden die ersten Luftfahrtpioniere einen Weg, starre Flügel mit Klappen zu verwenden, um genug Kraft zu erzeugen, um ein schweres Fahrzeug in die Luft zu heben.Es war einer der großen Fortschritte in der Geschichte der Menschheit und auch der Beginn einer neuen Ära im Transportwesen.Flugzeuge und die von ihnen abhängige Luftfahrtindustrie gehören heute zu den größten Unternehmen der Welt, wobei Flugreisen einen Jahresumsatz von über 700 Milliarden US-Dollar erwirtschaften.Kommerzielle Fluggesellschaften geben jedoch mehr als 25 Prozent [pdf] ihrer Betriebsausgaben für Treibstoff aus, was der Branche den Ruf für hauchdünne Gewinnspannen einbringt, die in diesem Jahr nur 39 Milliarden US-Dollar [pdf] Gewinn einbringen werden.Inzwischen haben moderne Flugzeugtragflächen und Triebwerke nahezu Spitzenwerte bei der Effizienz erreicht, was es für Ingenieure außerordentlich schwierig macht, zusätzliche Einsparungen zu erzielen.Und doch bleibt eine vielversprechende Strategie übrig – die Form des Flugzeugflügels während des Fluges zu verändern.Seit drei Jahrzehnten arbeiten Ingenieure in Luft- und Raumfahrtunternehmen, Universitäten und Verteidigungslabors an drehbaren Flugzeugflügeln, die sofort und minutiös eingestellt werden können, um die Treibstoffeffizienz zu verbessern.Mit diesen Flügeln könnten Flugzeugkonstrukteure der optimalen Leistung näher kommen, indem sie das Verhältnis von Auftrieb zu Luftwiderstand eines Flugzeugs, das ein Maß für die aerodynamische Effizienz ist, als Reaktion auf Schwankungen in Geschwindigkeit, Höhe, Lufttemperatur und anderen Flugbedingungen erhöhen.Dieses moderne Streben hat einen bemerkenswerten historischen Präzedenzfall.Vor langer Zeit im Jahr 1905 steuerte Orville Wright das bahnbrechende Flugzeug der Brüder, indem er bäuchlings in einem Sattel lag und die Spitzen der Stoff- und Holzflügel des Flugzeugs mit einem Schwung seiner Hüften drehte.Bald darauf, als die Flugzeuge schwerer wurden, wechselten die Ingenieure zu starren Flügeln, die von starren Klappen und Querrudern gesteuert wurden, und das Morphen dieser Oberflächen erwies sich als unpraktisch.Jahrzehnte später, Mitte der 1980er Jahre, testete die US Air Force Mission Adaptive Wings, die von Boeing gebaut und in einem F-111-Flugzeug installiert wurden.Ein automatisiertes Steuerungssystem formte die dünne Außenhülle dieser Flügel um, um ihre Krümmung zu ändern und dadurch den Luftwiderstand für den Überschallflug um bis zu 20 Prozent zu reduzieren.Leider machten das zusätzliche Gewicht und der Leistungsbedarf dieser Technologie das Flugzeug insgesamt weniger effizient.Von 1996 bis 2005 arbeitete die US Air Force mit der NASA zusammen, um einen aktiven aeroelastischen Flügel zu entwickeln, der die Kraft des Luftstroms nutzte, um sich für eine bessere Rollkontrolle bei Hochgeschwindigkeitsmanövern zu verdrehen.Aber diese Technologie war nur für Kampfjets gedacht, und das Programm verlor schließlich die Unterstützung.Das flexible Flügelkonzept ist seitdem stark gereift.Meine Kollegen und ich haben eine formveränderliche Steuerfläche gebaut, die in kürzlich durchgeführten Tests, die mit der Technologie durchgeführt wurden, die anstelle herkömmlicher Klappen an den Flügeln eines Gulfstream III-Jets installiert wurde, den Luftwiderstand in einem Maße reduzierte, das die Treibstoffeffizienz von Flugzeugen um bis zu verbessern könnte auf 12 Prozent.Die flexible Oberfläche passte die Krümmung der Flügelhinterkanten an, um während der Testflüge ein optimales Verhältnis von Auftrieb zu Widerstand zu liefern, während die Klappen heutiger Flugzeuge schwenken, um Auftrieb oder Luftwiderstand nur während Starts und Landungen zu erzeugen.Neben der Treibstoffeinsparung haben Analysen der NASA und anderer Forscher gezeigt, dass diese Oberfläche auch zu ruhigeren Landungen und möglicherweise sogar zu weniger turbulenten Flügen führen könnte.Gear Up: Die NASA und die US Air Force haben dieses Gulfstream III-Flugzeug mit FlexFoil, einer flexiblen Flügeltechnologie, für eine Reihe von 22 Flugtests über dem Armstrong Flight Research Center der NASA in Edwards, Kalifornien, nachgerüstet, die 2014 begannen Oberflächen, die an den Hinterkanten von Flugzeugflügeln installiert sind, können die Kraftstoffeffizienz verbessern, Lärm reduzieren und Turbulenzen während des Fluges verringern.Diese Oberflächen werden herkömmliche Klappen in brandneuen Flugzeugen vollständig ersetzen oder in bestehende Klappen in heutigen Verkehrsflugzeugen integriert werden.Fotos: NASAFlexible Tragflächen lösen ein altes Problem im Flächenflug.Flugzeuge brauchen die richtige Mischung aus Auftrieb und Luftwiderstand, um mit wechselnden Flugbedingungen fertig zu werden.Im Allgemeinen besteht das Ziel eines Piloten darin, den Luftwiderstand zu verringern, um Kraftstoff zu sparen.Die Flügel eines Flugzeugs sind jedoch so konstruiert, dass sie nur bei einem bestimmten Flugzustand einen minimalen Luftwiderstand erzeugen, der durch das erwartete Reisegewicht, die Geschwindigkeit, die Höhe und die Reichweite des Flugzeugs bestimmt wird.Und die Klappen und andere Steuerflächen können nur in relativ groben Schritten eingestellt werden, um das Verhältnis von Auftrieb zu Luftwiderstand zu verbessern, wenn sich die Bedingungen ändern.Im Gegensatz zu herkömmlichen Flügeln können Flügel mit formveränderlichen Steuerflächen jedoch den Luftwiderstand für eine Vielzahl von Bedingungen minimieren – eine Leistung, die im kommerziellen Flug noch nie zuvor erreicht wurde.Unsere fortschrittlichste Version der Technologie wird bei Nachrüstungen in vorhandene Klappen entlang der Flügelhinterkanten integriert oder anstelle von Klappen in neuen Flugzeugen installiert.Wenn alles gut geht, können wir es innerhalb der nächsten drei Jahre an einem Verkehrsflugzeug testen.Der erste Geistesblitz für meinen flexiblen Flügel traf mich, als ich Anfang der 1990er Jahre an einem regnerischen Tag in Michigan fuhr.Als die Scheibenwischer hin und her sausten, wurde mir klar, dass ihre Form nicht zur Oberfläche des Glases passte.Mir ist aufgefallen, dass Ingenieure selbst bei der Konstruktion eines Wischers für eine gekrümmte Windschutzscheibe immer noch gerade, starre Teile verwenden, die durch verschleißanfällige Gelenke verbunden sind.Sanfte Bewegungen: Beim Start biegt sich FlexFoil um bis zu 40 Grad nach unten, um das Verhältnis von Auftrieb zu Luftwiderstand eines Flugzeugs zu maximieren.Während der Fahrt kann FlexFoil die Wölbung (oder Krümmung) des Flügels allmählich abflachen, um Kraftstoff zu sparen.Bei Turbulenzen kann sich FlexFoil schnell in neue Formen drehen, um schwere Lasten neu zu verteilen.Beispielsweise kann ein Flugsteuerungssystem gleichzeitig ein Ende der Steuerfläche anheben und das andere Ende absenken (oben).Um den Luftwiderstand zu minimieren, passt sich FlexFoil nahtlos an die Hinterkante eines Flügels an, mit netzartigen Verbindungsstücken an jedem Ende, die sich dehnen, wenn die Oberfläche ihre Form ändert (unten). GIF-Animation: John MacNeill;Foto: FlexSysIch fing an, über Objekte nachzudenken, deren Leistung von ihrer Fähigkeit, ihre Form zu ändern, profitieren könnte.Ich hatte einmal einen Konstruktionskurs über Flugzeugflügel belegt und wusste, dass Luft- und Raumfahrtingenieure bei der Konstruktion eines neuen Flugzeugs davon ausgehen, dass sich die Form eines Flügels während des Fluges nicht ändert.Aber es schien mir, dass ein gelenkloser, spaltloser, formverändernder Flügel die Treibstoffeffizienz für viel mehr Flugbedingungen verbessern könnte.Der traditionelle Flugzeugflügel ist eine relativ starre Struktur mit verschiedenen beweglichen Steuerflächen: Landeklappen, Querruder und Spoiler.Klappen, das sind Platten an der Hinterkante des Flügels, werden bei Starts und Landungen verwendet, um bei niedrigen Geschwindigkeiten Auftrieb zu erzeugen.Querruder sind Segmente an der Hinterkante in der Nähe der Flügelspitzen.Sie werden paarweise betrieben, einer an jedem Flügel, und bewirken, dass ein Flügel nach oben und der andere nach unten geht, damit das Flugzeug in eine Kurve rollt.Spoiler sind Platten auf der Oberseite des Flügels, die, wenn sie nach oben gedreht werden, den Luftwiderstand erhöhen und die Sinkgeschwindigkeit eines Flugzeugs beschleunigen.Obwohl diese Steuerflächen recht gut funktionieren, können sie nur schwenken, anstatt ihre Form zu verändern.Und Klappen werden normalerweise während des Fluges nicht ausgefahren, weil ihre Gelenke und Scharniere voller Lücken sind, was zu viel Luftwiderstand verursachen würde.Obwohl einige neue Verkehrsflugzeuge es Piloten erlauben, winzige Anpassungen an Querrudern und Landeklappen vorzunehmen, um den Luftwiderstand während des Reiseflugs zu verringern, können Piloten die aerodynamische Leistung traditioneller Flügel immer noch nicht wirklich an wärmere Temperaturen, größere Höhen oder stärkere Windgeschwindigkeiten anpassen.Das Ergebnis ist nicht anders als mit dem Fahrrad im falschen Gang auf die Spitze eines Hügels zu fahren – Sie können dort hinkommen, aber mit erheblich mehr Anstrengung, als wenn Sie in einen niedrigeren Gang geschaltet hätten.Ein Flugzeug könnte sozusagen umschalten und ein optimaleres Verhältnis von Auftrieb zu Luftwiderstand erreichen, indem es die Form seiner Flügel verändert.Um zu verstehen, wie dies helfen würde, überlegen Sie sich zunächst, wie Flügel Auftrieb erzeugen.Ein normaler Flugzeugflügel ist oben stärker gekrümmt als unten, so dass er Luftmassen nach unten ablenkt und für Auftrieb sorgt.Die gekrümmte Oberseite des Flügels ist hauptsächlich dafür verantwortlich, die Luft nach unten zu drücken, sodass bis zu einem gewissen Grad die Wölbung (oder Krümmung) dieser Oberfläche das Verhältnis von Auftrieb zu Luftwiderstand eines Flugzeugs verbessern kann.Für jede Kombination aus Gewicht, Höhe und Geschwindigkeit eines Flugzeugs gibt es eine ideale Flügelwölbung, die den erforderlichen Auftrieb liefert und auch den geringsten Luftwiderstand erzielt.Ein Großteil der aerodynamischen Forschung, um herauszufinden, welche Sturzeinstellungen unter bestimmten Bedingungen die beste Leistung liefern würden, wurde bereits durchgeführt.Aber die Experten, die diese theoretische Arbeit durchgeführt haben, hatten bis jetzt keine Möglichkeit, sie in einem tatsächlichen Flugzeug umzusetzen.Im Gegensatz zu Flügeln mit Klappen kann ein flexibler Flügel seine Wölbung stufenlos anpassen, um den Luftwiderstand während des Fluges zu minimieren.Tatsächlich könnte ein flexibler Flügel viel mehr Positionen einnehmen als ein Flügel mit einer herkömmlichen Klappe, was eine viel feinere Kontrolle über das Verhältnis von Auftrieb zu Luftwiderstand ermöglicht, um den sich entwickelnden Anforderungen eines Fluges gerecht zu werden.Und wenn die flexible Steuerfläche glatt am Rest des Flügels anliegt, würden diese Anpassungen keinen zusätzlichen Widerstand durch hervorstehende Gelenke und Scharniere erzeugen.Das Ergebnis ist, dass die Änderung der Wölbung der Flügel während des Fluges es den Flugzeugkonstrukteuren ermöglicht, den Luftwiderstand zu minimieren, je nachdem, wie viel Auftrieb ein Flugzeug für bestimmte Bedingungen benötigt.Beispielsweise verringert das Verbrennen von Treibstoff während des Fluges das Gesamttreibstoffgewicht, sodass das Flugzeug allmählich weniger Auftrieb benötigt.Gegenwärtig kämpfen Piloten mit diesem Gewichtsverlust, indem sie den Anstellwinkel des Flugzeugs verringern, der sein Winkel relativ zu dem entgegenkommenden Luftstrom ist.Ein flexibler Flügel könnte einfach die Oberfläche seiner Hinterkante während eines gesamten Fluges kontinuierlich verändern, um die optimale Wölbung für sein aktuelles Treibstoffgewicht zu erreichen.Die Fähigkeit, unter einer Vielzahl von Flugbedingungen gut zu fliegen, ist wichtig, da Luftfahrtvorschriften die Geschwindigkeiten und Höhen beschränken, in denen Flugzeuge fliegen können.In den Vereinigten Staaten reserviert beispielsweise die Federal Aviation Administration ungeradzahlige Höhen (z. B. 31.000 Fuß) für Flüge, die nach Norden und Osten fliegen, während Flüge nach Süden und Westen auf geraden Höhen bleiben.Flugzeuge fliegen ausnahmslos mit einer Kombination aus Geschwindigkeit und Höhe, die aerodynamisch nicht optimal ist.Ein flexibler Flügel könnte jedoch so zugeschnitten werden, dass er bei jeder zugewiesenen Höhe oder Geschwindigkeit effizienter fliegt.Abgesehen von der Verringerung des Luftwiderstands gibt es einen weiteren potenziellen Vorteil formändernder Flügel, den die Passagiere besonders zu schätzen wissen.Diese Flügel können auch das Rütteln des Rumpfes aufgrund von Turbulenzen dämpfen.Dies kann erreicht werden, indem die Flügelhinterkanten genau richtig verdreht werden, um die Belastungen durch Turbulenzen zu reduzieren und somit die auf den Rumpf übertragene Bewegung zu minimieren.Dieses Verdrehen würde automatisch durch ein ausgeklügeltes Flugsteuerungssystem erfolgen.Als ich 1994 anfing, die Originaldiagramme für meinen flexiblen Flügel in meinem Heimbüro zu skizzieren, hatte ich keinen Hintergrund in der Luft- und Raumfahrttechnik.Ich war mir auch der vielen gescheiterten Versuche, einen formverändernden Flügel zu entwerfen, der meinem eigenen vorausging, nicht bewusst.Später erfuhr ich, dass diese früheren Entwürfe komplexe Angelegenheiten waren, die Hunderte von Teilen und Dutzende von Motoren enthielten.Von Anfang an habe ich beschlossen, mein Design stark, aber flexibel zu machen, ohne Gelenke oder Scharniere, und es aus einem einzigen Stück Material zu schmieden.Angetrieben von einem oder zwei Elektromotoren würde es alle notwendigen Funktionen für den Flug erfüllen und gleichzeitig den massiven aerodynamischen Drücken standhalten, die durch schwere Flugzeuge entstehen, die mit hohen Geschwindigkeiten fliegen.Zu diesem Zeitpunkt arbeitete ich in meiner Freizeit noch von zu Hause aus und ohne einen Cent Fremdfinanzierung.Kurz nachdem ich die ersten Skizzen fertiggestellt hatte, las ich jedoch einen Zeitschriftenartikel über die jüngsten Versuche des US-Militärs, auf der Wright-Patterson Air Force Base in Dayton, Ohio, eine formverändernde Flugzeugtragfläche zu entwickeln.Ich besuchte die Basis und zeigte dem Forschungsteam meine Entwürfe.Dann, 1998, erteilte mir das Air Force Research Laboratory von Wright-Patterson einen Auftrag über 100.000 US-Dollar, um eine Machbarkeitsanalyse für flexible Flügel zu entwickeln.Ich wusste es damals nicht, aber diese Finanzierung war die erste von mehr als 50 Millionen Dollar, die die US-Regierung in den nächsten 18 Jahren ausgeben würde, um mein Konzept in verschiedenen Windkanälen und im Flug zu testen.Piloten des ersten praktischen Flugzeugs der Gebrüder Wright drehten es, indem sie seine Flügel aus Holz und Stoff drehten.Zu Beginn habe ich den ersten Scheck von Wright-Patterson ausgegeben, um ein Plastikmodell meines Flügels zu entwerfen und schnell zu prototypieren (unter Verwendung des sogenannten 3D-Drucks) und einen Windkanal an der University of Michigan zu mieten, wo ich Professor für Mechanik bin Engineering, um ein paar grundlegende Tests durchzuführen.Mein Design schnitt im Windkanal gut ab und schien skalierbar zu sein, also erteilte mir die Air Force 2001 einen weiteren Auftrag und mehr Geld, um einen größeren Prototyp zu bauen, der bei höheren Windgeschwindigkeiten getestet werden konnte.Ungefähr zu dieser Zeit gründete ich FlexSys in Ann Arbor, Michigan, und nannte meinen Flügel FlexFoil.Nach mehreren weiteren erfolgreichen Tests mit dem größeren Prototyp sagten meine Air Force-Mitarbeiter, sie seien bereit, unser Design auf einem tatsächlichen Flug eines White Knight-Flugzeugs zu testen, das dasselbe Flugzeug ist, das das bahnbrechende private Raumfahrzeug SpaceShipOne beförderte.Für diese Tests hängten wir als Sicherheitsvorkehrung eine 127-Zentimeter-Aluminiumversion der FlexFoil-Ruderfläche vertikal an der Unterseite des Flugzeugs auf, anstatt sie direkt an den Flügeln des Flugzeugs zu befestigen.Während des Fluges manipulierten wir die Krümmung und Form von FlexFoil ferngesteuert von der Kabine aus und überwachten die Leistung durch Drucköffnungen und Wärmesensoren, die wir am aufgehängten Prototyp installiert hatten, um Auftrieb und Luftwiderstand zu messen.Der White Knight flog im Sommer 2006 mehrere Tests für uns in der Mojave-Wüste. Bei allen zeigte FlexFoil eine signifikante Reduzierung des Luftwiderstands, während es den Belastungen und Temperaturschwankungen des Fluges standhielt.Wir haben auch gezeigt, dass FlexFoil in jeder Flugphase vom Start bis zur Landung den Luftwiderstand für einen bestimmten Auftrieb verringern kann.Eine weitere Analyse der NASA zeigte, dass die Technologie den Auftrieb gegenüber dem Luftwiderstand um bis zu 10 Prozent verbessern könnte.Die beste Nachricht war jedoch, dass die während dieser Flüge gesammelten Messungen darauf hindeuteten, dass FlexFoil die Treibstoffeffizienz um 8 bis 12 Prozent steigern würde, wenn es anstelle von Klappen in neuen Flugzeugen installiert würde, und um etwa 3 Prozent bei Nachrüstungen, in die die Technologie integriert würde in die vorhandenen Klappen entlang der Flügelhinterkanten.Zum Vergleich: Die neuen Winglets, die kürzlich in vielen Flugzeugen installiert wurden, kosten mindestens 1 Million US-Dollar pro Paar und liefern Treibstoffeinsparungen von 4 bis 5 Prozent.Ermutigt durch diesen Erfolg baten uns das Air Force Research Lab bei Wright-Patterson und die NASA 2009, ein Gulfstream III-Flugzeug nachzurüsten.Diesmal bestand die Mission darin, FlexFoil an den Flügeln des Flugzeugs zu testen, anstatt es von unten baumeln zu lassen, wie wir es während der White Knight-Flüge getan haben.Für diese Runde haben wir einen neuen Prototyp hergestellt und jede der Klappen des Jets durch eine 7 Meter lange FlexFoil-Spanne ersetzt, die entlang der Länge der Hinterkanten der Flügel verlief.Diese Installation ähnelt der Installation in einem brandneuen Flugzeug.Dieser Prototyp wurde aus gängigen Materialien in Luft- und Raumfahrtqualität wie Aluminiumlegierungen und Verbundwerkstoffen hergestellt.Wir haben es mit Design-Tools und Algorithmen gebaut, die von meinem Team entwickelt wurden, die es uns ermöglichten, gebogene und gerade Strukturträger in einem Muster anzuordnen, sodass sich jeder Träger als Reaktion auf Kraft wie ein Bogen biegt.Dieses Muster bildete das innere Skelett einer FlexFoil-Spanne.Durch Druck auf ein oder zwei Punkte der Struktur änderte sich die Form der gesamten Spannweite, je nachdem, wie viel Kraft ausgeübt wurde und wo sie platziert wurde.Die fertige Steuerfläche wog ungefähr 110 Kilogramm (ungefähr 240 Pfund), was ungefähr dem Gewicht der Klappen und der zugehörigen Führungsschienen entsprach, die sie ersetzte.An jedem Ende der Spannweite bildeten elastische Mechanismen, die mit einer Elastomerhaut bedeckt waren, eine ziehharmonikaartige Brücke zum Flügel, der sich ausdehnte und zusammenzog, als sich FlexFoil verwandelte, ohne äußere Gelenke oder Scharniere, die den Luftstrom behindern.Die Akustikexperten der NASA haben geschätzt, dass diese nahtlose Abdeckung [pdf] es FlexFoil ermöglichen würde, das Landegeräusch eines Flugzeugs [pdf] potenziell um 40 Prozent zu reduzieren.Die Agentur sollte ab diesem Monat Flugtests durchführen, um diese Vorteile zu überprüfen.Flugzeugzellengeräusche, die bei Landungen viel lauter sind als Triebwerksgeräusche, werden durch Luft verursacht, die durch die Lücken zwischen herkömmlichen Klappen und Flügeln strömt.Bei einem herkömmlichen Flugzeugflügel werden die Klappen durch ein Paar Hydraulikzylinder bewegt.Der Einfachheit halber wurde unser Prototyp so konzipiert, dass er auch mit diesen Zylindern verbunden werden kann.Wie ich mir die kommerzielle Version vorstelle, könnte ein Flugsteuerungssystem die Wölbung von FlexFoil mit nur einem Motor pro Flügel ändern, während zum Verdrehen seiner Form zwei erforderlich wären (einer zum Ziehen und einer zum Drücken).Da diese Motoren bereits in einem typischen großen Flugzeugflügel vorhanden sind, würde das Design nicht den zusätzlichen Tests unterzogen, die die Aufsichtsbehörden verlangen würden, wenn ich eine neue Stromquelle an Bord bringen würde.Nachdem uns die Air Force eingeladen hatte, die Gulfstream III auszurüsten, dauerte es fünf Jahre, um das Design, die Installation, die Bodentests und die Planung für den Erstflug abzuschließen.FlexFoil und das Flugzeug wurden erneut vollständig von der NASA instrumentiert, um die Flugbedingungen aufzuzeichnen und zu messen, wie gut die Technologie hohen Windgeschwindigkeiten, niedrigen Temperaturen und plötzlichen Luftdruckänderungen standhielt.Allein FlexFoil verfügte über 112 Dehnungsmessstreifen, 60 Beschleunigungsmesser und genügend Sensoren, um bei jedem Flug über 4.300 Datenpunkte zu sammeln.Am 6. November 2014 erhob sich die Gulfstream III in den Himmel der kalifornischen Hochwüste, getragen vom weltweit ersten modernen Paar flexibler Flügel.Aus Sicherheitsgründen haben wir während dieser ersten Tests die Form der Flügel während des Fluges nicht verändert, sondern FlexFoil am Boden manipuliert.Während einer Reihe von 22 Flügen über dem Armstrong Flight Research Center der NASA in Edwards, Kalifornien, nahmen diese Flügel Formen an, die ihre Wölbung von 2 Grad bis zu 32 Grad nach unten variierten.Mit anderen Worten, die Hinterkanten der Flügel hoben sich leicht an und drehten sich dann nach unten in etwa die gleiche Position, die von herkömmlichen Landeklappen für den Start verwendet wurde.Danach zeigten unsere Daten, dass FlexFoil maximal 5.000 Kilogramm Auftrieb erzeugte, während es in diese Positionen gebracht wurde.Es erreichte diesen Auftrieb, während das Flugzeug unter schweren Lasten eine Reihe von Manövern in Höhen von 20.000 bis 40.000 Fuß durchführte.Während der Tests wurde das Flugzeug einem maximalen dynamischen Druck von 1.875 Kilogramm pro Quadratmeter ausgesetzt, was weit über der Belastung liegt, die ein Verkehrsflugzeug jemals erfahren würde.FlexFoil hat in jedem Fall einwandfrei funktioniert.Basierend auf den Daten aus den Tests konnte FlexFoil Temperaturen von –53 °C bis 82 °C standhalten und hält schätzungsweise die fünffache Lebensdauer eines Verkehrsflugzeugs.Die Ergebnisse zeigten zum ersten Mal, dass praktische, leichte und langlebige formveränderliche Oberflächen, die in modernen Flugzeugen installiert sind, unter einer Vielzahl von Flugbedingungen Spitzenleistungen erbringen können.Unsere Priorität ist es jetzt, führende Luftfahrtunternehmen, die gegenüber radikal neuen Technologien verständlicherweise zurückhaltend sind, auf die Vorteile und die Zuverlässigkeit unseres Formänderungsflügels aufmerksam zu machen.Im vergangenen November sind wir ein Joint Venture mit Aviation Partners aus Seattle eingegangen, das effizienzsteigernde Winglets für Verkehrsflugzeuge vertreibt.Gemeinsam haben wir ein neues Unternehmen namens Aviation Partners FlexSys gegründet, um FlexFoil zu kommerzialisieren.Wir planen, es bis 2020 in einem Verkehrsflugzeug zu testen.Die Technologie passt auch sehr gut zu einer kommenden Generation von Flugzeugen, die, wie Luftfahrtexperten voraussagen, Flügel und Rumpf in einem nahtlosen Design verschmelzen werden.Insbesondere haben Boeing und die NASA mit einem futuristischen Flugzeug mit gemischten Flügeln experimentiert, das FlexFoil in einen fantastisch glatten, leisen und effizienten Flieger verwandeln könnte.In fernerer Zukunft könnte unsere flexible Steuerfläche Anwendungen finden, die über den Flächenflug hinausgehen.Jedes Objekt, das sich durch Luft oder Wasser bewegt, könnte davon profitieren.Meine Kollegen und ich haben bereits Prototypen von Hubschrauberrotorblättern entwickelt, die ihre Vorder- und Hinterkanten mehrmals pro Umdrehung verändern würden, um die Leistung zu verbessern.Frühe Demonstrationen zeigen, dass diese Blätter ihre Form bis zu 15 Mal pro Sekunde ändern können, was das Verhältnis von Auftrieb zu Luftwiderstand eines Hubschraubers verbessern und Vibrationen reduzieren könnte.Andere Anwendungen könnten Komponenten für U-Boote, Automobile und Windkraftanlagen umfassen.Es ist nicht ungewöhnlich, dass die Entwicklung und Erprobung einer neuen Technologie für den kommerziellen Flug mindestens 15 Jahre dauert, aber die Bearbeitungszeit für diese anderen Anwendungen könnte viel schneller sein, wenn Ingenieure flexibles Design als Prinzip annehmen, das eine effizientere Formänderung ermöglicht Formen, wie ich sie für das Fliegen gefunden habe.Dieser Artikel erscheint in der Printausgabe vom September 2016 als „Twistable Wings Take Flight“.Sridhar Kota ist Professor für Maschinenbau an der University of Michigan und CEO von FlexSys mit Sitz in Ann Arbor, Michigan. Er konzentriert sich auf bioinspirierte Designs und leistete Pionierarbeit beim Konzept der verteilten Compliance für flexibles Design.Er war auch in einer beratenden Funktion tätig, die sich auf fortschrittliche Fertigung für das Büro für Wissenschaft, Technologie und Politik des Weißen Hauses konzentrierte.Ihre wöchentliche Auswahl an fantastischen RobotervideosVideo Friday ist Ihre wöchentliche Auswahl an fantastischen Robotikvideos, die von Ihren Freunden bei IEEE Spectrum Robotics gesammelt wurden.Wir veröffentlichen auch einen wöchentlichen Kalender mit bevorstehenden Robotik-Veranstaltungen für die nächsten Monate.Bitte senden Sie uns Ihre Veranstaltungen zur Aufnahme.Ich kann nicht glauben, dass dieses System es in die kommerzielle Pilotphase geschafft hat, aber ziemlich großartig, dass es das geschafft hat, oder?Mein Lieblings-RoboCup-Event, bei dem die Roboter der Weltmeisterschaft gegen die RoboCup-Treuhänder antreten!Mit der möglichen Ausnahme eines Krakententakels ist der Rüssel eines Elefanten der Robotermanipulator, nach dem wir alle streben sollten.Ich weiß nicht, ob dieser Ornithopter praktischer ist als eine herkömmliche Drohne, aber es ist viel schöner anzusehen.Obwohl ich die technischen Herausforderungen bei der Herstellung von Drohnen, die größere Nutzlasten bewältigen können, sicherlich schätze, denke ich immer noch, dass die eigentliche Herausforderung, über die Wing sprechen sollte, darin besteht, ob die Drohnenlieferung von geringwertigen Konsumgütern in Vorstädten ein nachhaltiges Geschäft ist.Höhepunkte des MSL-Finales des RoboCup 2022: Tech United vs. Falcons.Und hier ist ein Überblick über die breitere Veranstaltung von Tech United Eindhoven.Die Humanoid AdultSize RoboCup-Liga ist vielleicht nicht die dynamischste, aber sie ist trotzdem beeindruckend.Hier ist eine der interessantesten Drohnen, die ich seit einiger Zeit gesehen habe: eine Art geflügelter Tricopter, der durch Drehen sehr effizient schweben kann.Denken Sie daran, dass dies eine bezahlte Werbung ist (und sie ist überhaupt nicht sehr technisch), aber es ist interessant zu sehen, wie ein gewerblicher Lkw-Fahrer einen autonomen Lkw überprüft.Curiosity erforscht den Mars nun seit 10 Jahren (!) seiner zweijährigen Mission.Nationale E-Währungen zielen darauf ab, das Geld wieder zu zentralisierenEdd Gent ist ein freiberuflicher Wissenschafts- und Technologieautor mit Sitz in Bangalore, Indien.Seine Veröffentlichungen konzentrieren sich auf neue Technologien in den Bereichen Computer, Ingenieurwesen, Energie und Biowissenschaften.Er ist auf Twitter unter @EddytheGent und per E-Mail unter edd dot gent at outlook dot com.Sein PGP-Fingerabdruck ist ABB8 6BB3 3E69 C4A7 EC91 611B 5C12 193D 5DFC C01B.Sein öffentlicher Schlüssel ist hier.DM für Signalinfo.In China können Benutzer mit e-CNY bezahlen, der digitalen Währung, die von der chinesischen Zentralbank ausgegeben wird.Der Aufstieg von Kryptowährungen schreibt althergebrachte Vorstellungen darüber, wie Geld funktionieren sollte, neu.Um nicht zurückgelassen zu werden, beginnen Zentralbanken auf der ganzen Welt damit, ihre eigenen digitalen Währungen zu entwickeln.Diese neuen Bargeldformen könnten die finanzielle Inklusion fördern, Zahlungsgebühren senken und Geld intelligenter machen, sagen Experten, aber sie bergen auch erhebliche Risiken.In den meisten entwickelten Volkswirtschaften ist die Produktion und Verteilung von Geld seit mindestens einem Jahrhundert die einzige Aufgabe der Zentralbanken.Das wurde 2009 mit der Einführung von Bitcoin auf den Kopf gestellt, das die Blockchain-Technologie nutzt, um die Prägung und Verwaltung der digitalen Währung an ein dezentrales Netzwerk von Freiwilligen zu delegieren.Seitdem ist eine Vielzahl neuer Kryptowährungen entstanden, die eine schnelle, günstige und sichere Möglichkeit versprechen, Geld direkt zwischen Benutzern zu transferieren, ohne sich auf Banken oder Zahlungsanbieter verlassen zu müssen.Kryptowährungen der zweiten Generation wie Ether führten auch die Idee des programmierbaren Geldes ein und ermöglichten die Erstellung intelligenter Verträge, die die Ausführung von Finanzvereinbarungen automatisieren.„Wir müssen sehr vorsichtig sein, digitalen Währungen der Zentralbanken keine Supermächte zuzuschreiben, wenn die Regierung diese Befugnisse über Ihre bestehenden Bankkonten hat.“—Rich Turrin, Autor und Fintech-BeraterVolatile Preise und regulatorische Unsicherheiten haben ihre Akzeptanz als praktisches Zahlungsmittel eingeschränkt, aber die zugrunde liegende Technologie hat zu einem grundlegenden Umdenken darüber geführt, wie Geld im digitalen Zeitalter aussehen sollte.„Sie haben bewiesen, dass es einen neuen Weg geben kann, Geld zu organisieren und Zahlungen zu leisten, und dass dies weithin angenommen werden kann“, sagt Andreas Veneris, Professor für Computertechnik an der University of Toronto, der die Bank of Canada in Sachen Digital beraten hat Währungen.Jetzt leihen sich Länder auf der ganzen Welt aus dem Playbook von Crypto, um digitale Versionen nationaler Währungen zu entwickeln.China ist seit langem weltweit führend auf diesem Gebiet, begann 2014 mit der Erforschung digitaler Währungen und startete Ende 2019 Pilotprojekte seines digitalen Yuan in vier Städten.Aber im Oktober 2020 waren die Bahamas das erste Land, das landesweit eine digitale Zentralbankwährung (CBDC) einführte, und seitdem wurden digitale Versionen des ostkaribischen Dollars, des nigerianischen Naira und des jamaikanischen Dollars eingeführt.Eine Durchführungsverordnung der Biden-Regierung vom März forderte das US-Finanzministerium auf, die Möglichkeit eines digitalen Dollars zu untersuchen, und laut Atlantic Council befinden sich mehr als 50 Länder in fortgeschrittenen Stadien der Erforschung von CBDCs.Eine der Hauptmotivationen besteht darin, die Kosten, Geschwindigkeit und Flexibilität des digitalen Bezahlens zu verbessern, sagt Veneris.„Zahlungssysteme sind heute teuer;Sie sind ungeschickt und langsam“, sagt er und weist darauf hin, dass ein Großteil der zugrunde liegenden Technologie mehr als 40 Jahre alt ist.Ähnlich wie Kryptowährungen könnten CBDCs es ermöglichen, Geld sofort zwischen Menschen zu transferieren, ohne auf Dritte angewiesen zu sein, was zu billigeren und schnelleren Zahlungen führt.Sie könnten auch neue Möglichkeiten für die Neugestaltung der sozialen Wohlfahrt und der finanziellen Eingliederung eröffnen, sagt Veneris, indem sie direkte Geldüberweisungen an Menschen ermöglichen, unabhängig davon, ob sie ein Bankkonto haben.Die Smart-Contract-Technologie könnte es auch ermöglichen, sicherzustellen, dass Sozialhilfegelder nur für erlaubte Gegenstände wie Lebensmittel oder Medikamente ausgegeben werden.Chinas digitaler Yuan ist das bisher größte Experiment mit CBDCs.Das Projekt wurde bis Ende letzten Jahres auf 23 Städte ausgeweitet.Laut der People's Bank of China (PBOC) hatten die Gesamttransaktionen 87,6 Milliarden Yuan mit 261 Millionen geöffneten Wallets überschritten.Die Nutzung beschleunigte sich im Jahr 2022, wobei das Gesamttransaktionsvolumen in den ersten fünf Monaten 83 Milliarden Yuan erreichte.Und es ist eine interessante Fallstudie, sagt Rich Turrin, ein in Shanghai ansässiger Fintech-Berater und Autor von Cashless: China’s Digital Currency Revolution, da andere CBDCs wahrscheinlich einem ähnlichen Konzept folgen werden.„Die meisten von ihnen werden aufgrund der Aufgabe, für die sie entwickelt wurden, ziemlich ähnlich aussehen“, sagt er.Der digitale Yuan ist die Antwort der Regierung auf eine Wirtschaft, die sich viel schneller digitalisiert als andere entwickelte Länder, sagt Turrin.52 Prozent der chinesischen Einzelhandelstransaktionen fanden im vergangenen Jahr online statt, verglichen mit etwa 13 Prozent in den Vereinigten Staaten.Die Währung soll diese digitale Wirtschaft fördern, die finanzielle Inklusion unter digitalen Nachzüglern fördern und sich als Backup-System erweisen, falls die führenden privaten Zahlungsanbieter WeChat und Alipay ausfallen, sagt Turrin.„Die Luftlücke zwischen der Zentralbank, dem Bankensystem, Ihrer Brieftasche und Ihrem Geld ist eine Funktion, kein Fehler.“– Dante Disparte, KreisDie Münze selbst wird als digitales Token in einer elektronischen Geldbörse gespeichert – entweder eine, die von der PBOC oder der WeChat-App entworfen wurde.Es kann auch auf speziell entwickelten Zahlungskarten gespeichert werden, die Offline-Überweisungen für Personen ohne Smartphone ermöglichen.Um eine Brieftasche zu öffnen, muss ein Benutzer seine Identität bei einer Bank verifizieren, die Aufzeichnungen darüber führt, wem die Brieftasche gehört.Bei Transaktionen mit geringerem Wert können Benutzer direkt auf die Brieftasche einer anderen Person überweisen, indem sie einfach ihre Telefone anschließen, und diese Transaktionen sind effektiv anonym, sagt Turrin.Die digitalen Token kodieren eine kryptografisch geschützte Aufzeichnung von Transaktionen ähnlich wie Kryptowährungen, um sicherzustellen, dass Überweisungen nicht gefälscht werden können.Bei Transaktionen über etwa 300 US-Dollar muss die Brieftasche mit einem zentralisierten Regierungssystem verbunden sein, das Betrugs- und Geldwäschekontrollen durchführt und eine Aufzeichnung der Transaktion speichert.Wenn die Regierung ein schlechtes Spiel vermutet, kann sie einen Haftbefehl beantragen, um Banken dazu zu bringen, die Identität der an Transaktionen beteiligten Personen preiszugeben.Dies hat zu Anschuldigungen geführt, dass der digitale Yuan als Wirtschaftsüberwachungsinstrument konzipiert wurde, etwas, von dem Kritiker befürchten, dass es anderswo wiederholt werden könnte.Aber Turrin sagt, dass Chinas kürzlich erlassenes Gesetz zum Schutz personenbezogener Daten einige der strengsten Datenschutzbestimmungen der Welt bietet.Beamte können beispielsweise nicht auf die Daten der Brieftascheninhaber zugreifen, ohne die Gerichte zu durchlaufen.Turrin weist auch darauf hin, dass sowohl die chinesische als auch die meisten ausländischen Regierungen bereits Durchsuchungsbefehle für den Zugang zu den herkömmlichen Finanzunterlagen der Bürger erhalten können.„Wir müssen sehr vorsichtig sein, CBDCs keine Supermächte zuzuschreiben, wenn die Regierung diese Befugnisse über Ihre bestehenden Bankkonten hat“, sagt er.Es wurden Befürchtungen geäußert, dass CBDCs wie der digitale Yuan das private Bankensystem destabilisieren könnten, indem sie die Menschen dazu ermutigen, ihre Einlagen in sicherere, von der Zentralbank unterstützte Wallets zu transferieren.Das Design des digitalen Yuan macht dies jedoch unwahrscheinlich, sagt Turrin, weil es keine Zinsen verdienen kann und es eine Grenze gibt, wie viel Menschen transferieren können, was Designentscheidungen sind, die ähnliche Projekte wahrscheinlich nachahmen werden.„Wer will die gesellschaftliche Wette eingehen, dass die Anhäufung all dieser einzelhandelswirtschaftlichen Aktivitäten nicht eines Tages für Übel genutzt wird?“– Dante Disparte, KreisDies wirft jedoch die Frage auf, ob die Zentralbanken in Bezug auf CBDCs außerhalb ihres Zuständigkeitsbereichs verirren, sagt Dante Disparte, Chief Strategy Officer bei Circle, dem Unternehmen hinter der USDC-Stablecoin, deren Wert an den Dollar gekoppelt ist.Die Hauptaufgabe einer Zentralbank besteht darin, ein nachhaltiges Wirtschaftswachstum durch die Kontrolle der Geldversorgung sicherzustellen, und das Treffen von Entscheidungen auf niedriger Ebene darüber, wie die Bürger ihr Bargeld verwenden, liegt weit außerhalb ihrer Kernkompetenzen, sagt er.„Wenn Sie eine Einzelhandelszahlungsrichtlinie auf Mikroebene und auf Ebene der digitalen Geldbörse festlegen, dann haben Sie aufgehört, eine Zentralbank zu sein, und haben begonnen, eine Großbank zu werden“, sagt Disparte.„Die Luftlücke zwischen der Zentralbank, dem Bankensystem, Ihrer Brieftasche und Ihrem Geld ist eine Funktion, kein Fehler.“Organisationen des öffentlichen Sektors haben keine gute Bilanz, wenn es um die digitale Transformation geht, sagt Disparte, daher erscheint es unklug, von ihnen zu erwarten, dass sie die richtigen Forderungen nach der Zukunft digitaler Zahlungen stellen.Ein zentralisiertes CBDC schaffe erhebliche Cybersicherheits- und Veralterungsrisiken, fügt er hinzu, und wenn es zum vorherrschenden Standard für elektronisches Geld wird, werden die Menschen nur wenige Alternativen haben, wenn es scheitert.Er glaubt, dass die Rolle der Regierung darin bestehen sollte, der Innovation im Privatsektor Leitplanken zu setzen, anstatt zu versuchen, den Übergang zu digitalem Bargeld von oben nach unten zu steuern.„Die Regierung sollte nicht mit dem freien Markt konkurrieren;es sollte das Geschäft sein, Grenzen für regelbasierte Innovationen zu schaffen“, sagt er.„[CBDCs] wären das Äquivalent der Flugsicherheitsbehörden, die sich dafür entscheiden, Flugzeuge zu fliegen und Düsentriebwerke zu bauen.“Und egal wie robust der Schutz von CBDCs ist, sagt Disparte, eine vollständig nachvollziehbare digitale Währung könnte sich als zu verlockendes Werkzeug für die Behörden erweisen.„Wer will die gesellschaftliche Wette eingehen, dass die Anhäufung all dieser einzelhandelswirtschaftlichen Aktivitäten nicht eines Tages für Übel genutzt wird?“er sagt.Veneris fragt sich, ob die Menschen angesichts der hochkarätigen Fälle von großen Technologieunternehmen, die Benutzerdaten für schändliche Zwecke ausnutzen, glücklicher sein sollten, ihre Finanzgeschichte dem Privatsektor anzuvertrauen.Aber er stimmt zu, dass ein CBDC das Potenzial hat, Regierungen eine beispiellose Kontrolle über die Bürger zu geben.Eine der Schönheiten der kryptografischen Bausteine, die digitalen Währungen zugrunde liegen, ist jedoch die Fähigkeit, Regeln in ihre Funktionsweise zu codieren, die leicht geprüft und verifiziert werden können.Diese Programmierbarkeit eröffnet die Aussicht, Finanzvorschriften direkt in digitale Währungen zu schreiben, um die Bürger zu schützen und illegales Verhalten zu verhindern, und zwar auf eine Weise, die eine direkte öffentliche Aufsicht ermöglicht.„Ich kann Ihnen beweisen, dass der Code korrekt ist, ich kann Ihnen beweisen, dass der Code kryptografisch das darstellt, was ich Ihnen gesagt habe“, sagt er.„Wenn Sie all diese kryptografischen Prinzipien einführen, werden die CBDCs immer etwas langsamer, aber fairer.“Erfahren Sie, wie Sie Ihren Satellitendesignprozess beschleunigen und Risiken und Kosten mit modellbasierten Konstruktionsmethoden reduzieren könnenGewinnen Sie das Rennen um die Entwicklung und Bereitstellung von Satellitentechnologien und -systemen.Erfahren Sie, wie neue digitale Engineering-Techniken die Entwicklung beschleunigen und Ihre Risiken und Kosten senken können.Laden Sie jetzt dieses kostenlose Whitepaper herunter!