Систему шестерен превратили в метаматериал
Ученые Лейденского университета создали новый метаматериал из шестеренок: полученная конструкция допускает деформацию с одной стороны и жестко держит структуру с другой, причем эти свойства сохраняются даже при наличии производственных дефектов компонентов системы. Работа опубликована в журнале Physical Review X.
По словам ученых, на создание нового метаматериала их вдохновила работа об электронных топологических изоляторах (отмеченная Нобелевской премией по физике за 2016 год), которые обеспечивают электропроводность на поверхности, но изолированы изнутри. Вместо электрических свойств ученые обратили внимание на механические свойства — жесткость и подвижность, и фактически получили механический аналог нобелевского топологического изолятора.
Если две шестеренки соединить друг с другом, то вращение одной из них по часовой стрелке будет вызывать вращение другой против часовой. А если к ним добавить еще одну шестеренку, то полученная система станет неподвижной — шестеренки не смогут вращаться ни в одном из направлений. Лейденские физики Анн Миуссен и Джейсон Паулюс разработали сложную конструкцию из шестеренок, которая допускает подвижность с одной стороны, но жестко зафиксирована с другой: на видео ниже видно, что с одной стороны систему можно «смять», в то время как внутри и с другой стороны она сохраняет жесткость.
Credit: Anne S. Meeussen, Jayson Paulose, and Vincenzo Vitelli / Universiteit Leiden
Механические системы с похожими свойствами рассматривались и раньше, однако, они были неустойчивыми к внешним воздействиям. В отличие от них, структура из шестеренок, состоящая из шестигранных ячеек, оказалась стабильна: степени свободы вращения и сдвига каждого узла обеспечивают систему топологическими характеристиками, которые допускают деформацию только с одной стороны решетки.
Ученые считают, что новый материал может использоваться во многих механических устройствах, например в часах (и удешевить таким образом их производство) или спутниковых трекерах, которые имеют в своей основе шестереночные механизмы.
Надежда Бессонова
Прототип получил сертификат летной годности и готовится к первому полету
Американская компания Boom Supersonic приступила к рулежным испытаниям технологического демонстратора сверхзвукового пассажирского самолета XB-1, который готовится совершить первый полет с аэродрома аэрокосмического центра в пустыне Мохаве. Компания также сообщила, что прототип XB-1 недавно получил сертификат летной годности от Федерального управления гражданской авиации США, разрешающий проведение испытательных полетов. При поддержке Angie — первого российского веб-сервера Американская компания Boom Supersonic занимается разработкой экспериментального самолета-демонстратора XB-1 «Baby Boom» с начала 2010-х. С его помощью она собирается испытать ряд технологий, которые затем будут применены в сверхзвуковом пассажирском самолете Overture, рассчитанном на перевозку от 65 до 80 пассажиров с крейсерской скоростью 1,7 Маха на расстояние до 7870 километров. XB-1 представляет собой уменьшенную версию пассажирского самолета с двухместной кабиной в масштабе одной трети от размеров Overture. Размах оживального крыла XB-1 составляет 5,2 метра, длина фюзеляжа — 21,6 метра, взлетная масса прототипа — около шести тонн. В конструкции самолета широко используются композитные материалы, а также титан. Расположенные в хвостовой части три двигателя General Electric J85-15 работают на синтетическом топливе и выдают суммарную тягу около 55 килоньютон. Они должны разгонять «Baby Boom» до крейсерской скорости 2,2 Маха. Выкатка полностью собранного прототипа состоялась в 2020 году, а в 2022 начались испытания двигателей. Затем XB-1 перевезли из ангара компании в городе Сентенниал, расположенном в штате Колорадо, в аэрокосмический центр в пустыне Мохаве в штате Калифорния. С момента прибытия в Мохаве самолет начал проходить программу наземных испытаний. В нее включены испытания на рулежных дорожках, которые начались на прошлой неделе. Во время рулежных испытаний XB-1 разгоняется с помощью собственных двигателей, набирает определенную скорость, но не отрывается от земли. Также компания сообщила, что прототип XB-1 недавно получил сертификат летной годности в экспериментальной категории от Федерального управления гражданской авиации США, разрешающий испытательные полеты прототипа. https://www.youtube.com/watch?v=Hg9pHnQ4zTs Первый полет XB-1 должен состояться после завершения всех наземных испытаний. Летчики-испытатели Билл Шумейкер и Тристан Бранденбург готовятся к предстоящему полету, отрабатывая основные операции на тренажере, а также на учебно-тренировочном самолете T-38, который будет сопровождать XB-1 в его первом вылете. Успешный полет XB-1 предоставит ценные данные по различным аспектам, включая аэродинамику, воздействие звукового удара и эффективности использования синтетического топлива. Подробнее о перспективах возрождения сверхзвуковых пассажирских самолетов читайте в нашем материале «Включите сверхзвук».