Facility Focus:NASA Langley Research Center

Die Einrichtung, die heute als Langley Research Center bekannt ist, wurde 1917 unter dem Vorgänger der NASA – dem National Advisory Committee for Aeronautics (NACA) – gegründet und ist damit das erste zivile Luftfahrtlabor in den Vereinigten Staaten. Der Bau begann später in diesem Jahr in der Nähe von Hampton, VA, in Langley Field.

1931 wurden die Arbeiten am damals größten Windkanal der Welt mit einer 30 × 60 Fuß großen Teststrecke, bekannt als Langley Full Scale Tunnel, abgeschlossen. Der Tunnel konnte ganze Flugzeuge in voller Größe der damaligen Zeit untersuchen und war maßgeblich an der Durchführung von Luftwiderstandsreinigungsstudien für fast jedes US-Kampfflugzeugdesign in der Ära des Zweiten Weltkriegs beteiligt. Der Full-Scale-Tunnel ging weiter, um die Mercury-Raumkapsel, das Mondlander-Testfahrzeug F-16, Konzepte für Überschalltransporte und das Space Shuttle zu testen.

Die National Transonic Facility in Langley verwendet flüssigen Stickstoff, um die Flugbedingungen genauer zu modellieren, und liefert einige der genauesten Windkanaldaten der Welt. Seit der Tunnel in den frühen 1980er Jahren in Betrieb genommen wurde, hat er Daten für die Boeing 777 und 767, die Space-Shuttle-Startkonfiguration, Business-Jet-Konzepte und das Orion-Startabbruchsystem geliefert.

Als die NASA begann, sich mit den Herausforderungen auseinanderzusetzen, Menschen in den Weltraum zu bringen, trug Langley zu den Bemühungen bei. Die Space Task Group, die bis zu ihrem Umzug nach Houston in den frühen 1960er Jahren in Langley ansässig war, begann mit der Planung des frühen Weltraumprogramms der Vereinigten Staaten. Die Mitarbeiter von Langley entwarfen die Lunar Landing Facility, ein 250 × 400 Fuß langes Fachwerkportal mit einer Mondlandefähre, die an einem Kabelsystem aufgehängt war, das bis auf 1/6 des Gewichts der Landefähre trug und zur Ausbildung aller Apollo-Astronauten verwendet wurde auf dem Mond zu landen. Als das Apollo-Programm eingestellt wurde, wurde die Einrichtung umgebaut, um instrumentierte Flugzeuge und Hubschrauber in voller Größe auszusetzen, die für Absturzbedingungen freigegeben wurden, um die Absturzsicherheit von Flugzeugen zu verbessern. Bei der Entwicklung des Orion-Konzepts wurde die Einrichtung verwendet, um die Belastungen bei der Landung von Orion zuerst auf dem Boden und mit der Hinzufügung eines Hydro-Impact-Beckens zu verstehen, um eine Wasserlandung zu verstehen.

Mitte der 1960er Jahre entwarf Langley einen Rendezvous- und Docking-Simulator, um Gemini- und Apollo-Astronauten zu trainieren. Das System hängte eine Gemini- und später eine Apollo-Kapsel in voller Größe an der Decke des Langley Research Hangar auf. Der Simulator wurde inzwischen demontiert, aber das Aufhängungssystem verbleibt in der Decke des Hangars.

Langley unterstützt heute die NASA-Ziele für Luftfahrtforschung, Wissenschaft und Weltraumtechnologie mit einer Vielzahl von Flugsimulatoren, Windkanälen, Labors und Computersoftware.

Luftfahrt

Ob es darum geht, kommerzielle Überschallflüge von Küste zu Küste zu ermöglichen oder dabei zu helfen, Flugzeuge sicherer, leiser und treibstoffeffizienter zu machen, die Luftfahrtexperten von Langley führen Ideen vom Reißbrett in die Realität.

In Zusammenarbeit mit der Federal Aviation Administration (FAA) führten Langley-Forscher einen Test durch, der Experten dabei helfen wird, die Absturzsicherheit von Flugzeugen zu bewerten. Mit Blick auf die Verringerung der Zahl der Todesopfer ließen die Forscher ein F-28 Fokker-Transportflugzeug in Originalgröße in Langleys Landing and Impact Research Facility absetzen, um Daten für Computermodelle zu generieren, die die Crashsicherheit messen. Die Daten werden dazu beitragen, Standards für innovative Flugzeuge von morgen zu setzen.

Die NASA eröffnete weiterhin Möglichkeiten für zukünftige leise Überschallflüge durch ihre Low-Boom Flight Demonstration Mission. Für diese Mission teilt sich Langley die Managementverantwortung für die Entwicklung des X-59 Quiet SuperSonic Technology-Flugzeugs und führt Pläne an, um die Reaktion auf den Klang des X-59 in mehreren US-Gemeinden zu bewerten, ein Schritt zur Aufhebung der derzeitigen Verbote für Überschall-Überlandflüge. P>

Langley-Forscher haben das eXternal Vision System des X-59 erfolgreich getestet. Es ersetzt ein nach vorne gerichtetes Cockpitfenster durch eine Kombination aus Sensoren, Kameras und Computerdisplays und gibt dem Piloten einen Augmented-Reality-Blick nach vorne. Es wird für den für dieses Jahr geplanten Erstflug der X-59 bereit sein.

Langley testet auch neue effiziente Flugzeugkonzepte und untersucht vollelektrische Technologien, um das Fliegen sowohl sauberer als auch leiser zu machen. Mit Boeing entwarfen, bauten und testeten Langley-Forscher ein transsonisches Flügelmodell mit Fachwerkträgern, das zu treibstoffeffizienteren Flugzeugen führen könnte. Sie steuerten auch Designmethoden und Analysen für die X-57 Maxwell bei, das erste vollelektrische Versuchsflugzeug der NASA.

Mit erschwinglichen elektrischen Drohnen, die den Markt überschwemmen, und Unternehmen, die Geld in Konzepte wie Lufttaxis und autonome Privatflugzeuge stecken, scheint ein neues Zeitalter der Luftfahrt anzubrechen. Die in Langley entwickelten Drohnen-Sicherheitstools befassen sich mit den praktischen Aspekten des unbemannten Fliegens:Wie man unbemannte Luftfahrzeuge (UAVs) davon abhält, dorthin zu fliegen, wo sie nicht sollten, wie man verhindert, dass sie zusammenstoßen, und wie man ihnen hilft, im Notfall sicher zu landen .

Um zu verstehen, wie neue Luftfahrzeuge in Städten funktionieren werden, hat ein Forscherteam Langley Aerodrome No. 8 entwickelt, ein Elektroflugzeug, das wie ein Hubschrauber abhebt. Das unbemannte Fahrzeug, das mit 3D-gedruckten Teilen erstellt wurde, wurde in Langleys 12-Fuß-Low-Speed-Windkanal getestet. Neben der Autonomie untersucht Langley eine Vielzahl anderer Themen, die für neue Luftfahrzeuge von entscheidender Bedeutung sind:Flugverkehrsmanagement, Flugverbotszonen, Kommunikations- und Leitsysteme, sichere Flugverfahren und Lärmunterdrückung.

Langley entwickelte auch zwei neue Implementierungen von akustischen Auskleidungen zur Reduzierung des Fluglärms, wodurch gekrümmte Kanäle auf engstem Raum zur Lärmreduzierung ausgestattet werden können. Die beiden Implementierungen sind Klappenseitenkantenverkleidungen und Fahrwerkstürverkleidungen zur Geräuschreduzierung von Flugzeugzellen. Bei diesen Anwendungen ist die akustische Auskleidung in erster Linie darauf ausgelegt, den während der Landung auftretenden Fluglärm zu reduzieren, wodurch Flugzeuge die immer strengeren Flughafenlärmvorschriften einhalten können.

Leerzeichen

Langley bringt aktiv Innovatoren, Architekten, Wissenschaftler und Ingenieure zusammen, um kleine Nutzlasten schnell und effizient in den Weltraum zu bringen. Kleine Satelliten (Smallsats) – von der NASA als Raumfahrzeuge mit einem Gewicht von 180 Kilogramm (397 Pfund) oder weniger definiert – können der Agentur helfen, die Wissenschaft und die menschliche Erforschung voranzutreiben, indem sie neue Optionen zur Senkung der Kosten von Weltraummissionen und zur Erweiterung des Zugangs zum Weltraum bieten.

Shields-1, eine Strahlenschutzdemonstration, wurde Langleys erstes erfolgreiches freifliegendes Kleinsat-Projekt. Auf einem Start von Rocket Lab im Jahr 2018 fuhr es zusammen mit einer Reihe anderer Demonstrationen und Experimente in die Umlaufbahn. Shields-1 testete neues Abschirmmaterial, das in Langley entwickelt wurde.

Die leistungsstarke Rakete des Space Launch System wird bahnbrechende NASA-Missionen starten. Das Aeroscience-Team von Langley testete Konfigurationen im Unitary Plan Wind Tunnel, im 14 × 22-Fuß-Subsonic-Tunnel und im Windkanal der National Transonic Facility.

Der erfolgreiche Ascent Abort-2-Testflug der NASA war ein wichtiger Schritt zum Schutz der Astronauten, die bald zu Missionen zum Mond und eines Tages zum Mars aufbrechen werden. Das Orion Launch Abort System-Programm, das in Langley verwaltet wird, stellt sicher, dass das Abbruchsystem bei Bedarf bereit ist.

Die Stereo Camera for Lunar Plume Surface Studies (SCALPSS) ist etwa halb so groß wie eine Computermaus und wird dieses Jahr als Nutzlast an Bord eines Nova-C-Mondlander-Raumschiffs von Intuitive Machines zum Mond reisen. Vier der winzigen Kameras werden NASA-Forschern zeigen, was unter einem Raumschiff passiert, wenn es auf dem Mond landet. SCALPSS wird wichtige Daten über den Krater liefern, der von der Raketenfahne des Landers gebildet wird, während dieser seinen endgültigen Abstieg und die Landung auf der Mondoberfläche durchführt.

Daten von SCALPSS werden Computermodelle liefern, die spätere Landungen informieren. Die SCALPSS-Kameras, die rund um die Basis des Landers platziert werden, beginnen mit der Überwachung der Kraterbildung genau in dem Moment, in dem die heiße Triebwerksfahne eines Landers beginnt, mit der Mondoberfläche zu interagieren. Die Kameras werden weiterhin Bilder aufnehmen, bis die Landung abgeschlossen ist. Diese endgültigen Stereobilder, die auf einer kleinen Datenspeichereinheit an Bord gespeichert werden, bevor sie zum Downlink zurück zur Erde an den Lander gesendet werden, werden es Forschern ermöglichen, die endgültige Form und das Volumen des Kraters zu rekonstruieren.

Langley entwickelt auch Technologien für den Roboterbau im Weltraum, die längere und weiter entfernte Missionen ermöglichen. Das Lightweight Surface Manipulation System wird von Unternehmen eingesetzt, die für die Landung von Nutzlasten auf dem Mond ausgewählt werden. Durch eine Reihe von Wartungs-, Montage- und Fertigungsprojekten im Orbit werden Forscher lernen, wie man Robotik und Autonomie nutzt, um Infrastruktur auf dem Mond und im Weltraum aufzubauen.

LiDAR

Light Detection and Ranging (LiDAR) hat sich zu einem leistungsstarken und vielseitigen Werkzeug für die NASA entwickelt. Langley hat Flash LiDAR für Echtzeit-Geländekartierung und synthetische Vision-basierte Navigation entwickelt. Um die Informationen zu nutzen, die einer mit Videoraten erfassten Folge von 3D-Bildern innewohnen, hat Langley auch einen eingebetteten Bildverarbeitungsalgorithmus entwickelt, der relative Bewegungen gleichzeitig korrigieren, verbessern und ableiten kann, indem er diese Bildfolge in ein hochaufgelöstes synthetisches 3D-Bild verarbeitet .

Herkömmliche LiDAR-Scanning-Techniken erzeugen einen Bildrahmen durch Rasterscannen eines Bildes mit jeweils einem Laserimpuls pro Pixel, während Flash-LiDAR ein Bild ähnlich wie eine gewöhnliche Kamera erfasst und ein Bild mit einem einzigen Laserimpuls erzeugt. Die Vorteile von Flash LiDAR ermöglichen eine autonome, sichtbasierte Führung und Steuerung für Robotersysteme.

Navigations-Doppler-LiDAR (NDL) wird in Betracht gezogen, um sichere und präzise Landungen auf Planetenkörpern zu gewährleisten. NDL, das die Fahrzeuggeschwindigkeit und -position genau misst, könnte der NASA helfen, die erste Frau und den nächsten Mann auf dem Mond zu landen.

Technologien

• Remote, Noninvasive, Cardiac Activity Tracer (RENCAT) – Dieser Laservibrometer-Sensor überwacht die Herzaktivitäten aus der Ferne und nicht-invasiv; insbesondere Herzfunktionen von Klappen-/Kammeröffnungs- und Schließzyklen (Herzzyklen). Das Gerät liefert genaue Größen- und Zeitinformationen außerhalb der Herzregion ohne Beeinträchtigung durch die Kleidung des Patienten.

• Hydrophobe Epoxidbeschichtung zur Minderung der Adhäsion von Insekten — Fluorierte Alkylether enthaltende Epoxide dienen als Anti-Insekten-Beschichtung. Die robuste und langlebige Beschichtung wurde entwickelt, um die Effizienz von Flugzeugen zu verbessern, könnte aber auch in einer Vielzahl von Anwendungen nützlich sein, bei denen eine Verringerung der Anhaftung von Insektenrückständen wünschenswert ist, wie z. B. in der Automobil- und Windenergieindustrie.

• Blitzminderung und Schadenserkennung — Die patentierte SansEC-Sensortechnologie ist eine bewährte drahtlose Sensorplattform, die in der Lage ist, die elektrische Impedanz von physischer Materie in der Nähe des Sensors basierend auf einer Änderung ihrer Resonanzantwort zu messen. Der Sensor weist eine einzigartige Eigenschaft auf, den Blitzstrom zu zerstreuen, um Blitzschäden zu mindern. In einer Turbinenblattanwendung wird eine Reihe von SansEC-Sensoren die Oberfläche des Verbundblatts abdecken und sowohl Blitzschutz als auch Schadenserkennung bieten.

• Drahtloser Temperatursensor ohne elektrische Verbindungen — Dieser Sensor benötigt keinen elektrischen Anschluss und basiert auf der SansEC-Sensorplattform, die sich die Messung von dielektrischen Änderungen zunutze macht. Der Sensor ist schadenstolerant, flexibel, präzise und kostengünstig. Eine vielversprechende Anwendung sind Reifentemperatursensoren.

• 3D-Drucker-Teststation — Es wurde eine Teststation entwickelt, die in der Lage ist, die Materialabscheidung und Schichthaftung in einem additiven Herstellungsprozess durch Extrusion zu testen. Die Technologie befasst sich mit dem Problem der Überwachung der Teilequalität während des 3D-Druckprozesses. Das Neue ist, dass die Tests vor Ort stattfinden, während die Komponente gebaut wird.

• Drahtloser Sensor für pharmazeutische Verpackungs- und Überwachungsanwendungen — Der SansEC-Sensor kann ohne physischen Kontakt für pharmazeutische Anwendungen verwendet werden. Viele Attribute eines Behälters können überwacht werden, z. B. Flüssigkeits- oder Pulverfüllstände, Temperatur des Inhalts und durch Verderb verursachte Änderungen. Auch Manipulationen können erkannt werden.

Technologietransfer

Das technische Wissen und die Daten des Langley Research Center stehen Lizenznehmern zur Kommerzialisierung zur Verfügung. Wenden Sie sich an den Lizenzierungs-Concierge der NASA unter Agency- Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! JavaScript muss aktiviert werden, damit sie angezeigt werden kann. oder rufen Sie 202-358-7432 an, um Lizenzierungsgespräche zu initiieren. Erfahren Sie hier mehr über NASA Langley .