Pusat Penelitian NASA Langley: Melahirkan Inovasi Aeronautika

Pusat Penelitian NASA Langley: Melahirkan Inovasi Aeronautika

Fasilitas yang sekarang dikenal sebagai Langley Research Center didirikan di bawah predesessor NASA — National Advisory Committee for Aeronautics (NACA) — pada 1917, menjadikannya laboratorium aeronautika sipil pertama di Amerika Serikat. Pembangunan dimulai di dekat Hampton, VA di Langley Field pada tahun yang sama.

Pada 1931, pekerjaan selesai pada yang saat itu adalah wind tunnel terbesar di dunia dengan bagian uji 30 × 60-kaki yang dikenal sebagai Langley Full Scale Tunnel. Tunnel dapat mempelajari pesawat ukuran penuh pada waktu itu dan sangat membantu dalam melakukan studi pembersihan drag untuk hampir setiap desain pesawat tempur Amerika Serikat di era Perang Dunia II. Full Scale Tunnel kemudian menguji kapsul ruang Mercury, kendaraan uji lander bulan, F-16, konsep transportasi supersonik, dan space shuttle.

National Transonic Facility Langley menggunakan nitrogen cair untuk memodelkan kondisi penerbangan dengan lebih dekat dan menyediakan beberapa data wind tunnel paling akurat di dunia. Sejak tunnel mulai operasi pada awal tahun 1980-an, telah menyediakan data untuk Boeing 777 dan 767, konfigurasi peluncuran space shuttle, konsep jet bisnis, dan sistem peluncuran Orion abort.

Sejak NASA mulai menghadapi tantangan untuk memasukkan orang ke angkasa, Langley berkontribusi pada upaya tersebut. Space Task Group, yang berlokasi di Langley hingga pindah ke Houston pada awal tahun 1960-an, merencanakan program angkasa awal Amerika Serikat. Staf Langley merancang Lunar Landing Facility, gantry truss-work panjang 250 × 400-kaki dengan lander bulan yang digantung oleh sistem kabel yang mendukung semua kecuali 1/6 bobot lander dan digunakan untuk melatih semua astronaut Apollo untuk mendarat di Bulan. Ketika Program Apollo berakhir, fasilitas dikonversi untuk menggantung pesawat ukuran penuh dan helikopter yang diinstrumentasi, yang dilepaskan ke kondisi tabrakan untuk meningkatkan daya tahan tabrakan pesawat. Dengan pengembangan konsep Orion, fasilitas digunakan untuk memahami stres pada mendarat Orion pertama di tanah dan dengan penambahan bak impact hidro, untuk memahami mendarat di air.

Pada pertengahan tahun 1960-an, Langley merancang Rendezvous and Docking Simulator untuk melatih astronaut Gemini dan Apollo. Sistem menggantung kapsul ukuran penuh Gemini dan kemudian Apollo dari langit hangar Langley Research. Simulator telah dirakus sejak itu tetapi sistem gantungan tetap di langit hangar.

Langley saat ini mendukung tujuan NASA untuk eksplorasi aeronautika, sains, dan teknologi angkasa, dengan berbagai flight simulator, wind tunnel, laboratorium, dan perangkat lunak komputasi.

Aeronautika

Berkat bekerja untuk membuat penerbangan komersial supersonik pantai-ke-pantai mungkin atau membantu membuat pesawat lebih aman, lebih tenang, dan lebih hemat bahan bakar, ahli aeronautika Langley memandu ide dari papan gambar ke kenyataan.

Bekerja sama dengan Federal Aviation Administration (FAA), peneliti Langley melakukan uji yang akan membantu ahli menilai keselamatan tabrakan pesawat. Dengan tujuan untuk mengurangi korban jiwa, peneliti menjatuhkan pesawat transportasi ukuran penuh F-28 Fokker di Langley’s Landing and Impact Research Facility untuk menghasilkan data untuk model komputer yang mengukur crashworthiness. Data akan membantu menetapkan standar untuk pesawat inovatif masa depan.

NASA terus membuka kemungkinan untuk penerbangan supersonik tenang di masa depan melalui Low-Boom Flight Demonstration Mission. Untuk misi ini, Langley membagi tanggung jawab manajemen untuk mengembangkan pesawat X-59 Quiet SuperSonic Technology dan memimpin rencana untuk mengevaluasi respons terhadap suara X-59 di beberapa komunitas Amerika Serikat, langkah menuju pembatalan larangan saat ini pada penerbangan supersonik di darat.

Peneliti Langley berhasil menguji X-59’s eXternal Vision System. Ini mengganti jendela kokpit yang menghadap ke depan dengan kombinasi sensor, kamera, dan layar komputer, memberikan pilot tampilan augmented reality ke depan. Ini akan siap untuk penerbangan pertama X-59 yang dijadwalkan pada tahun ini.

Langley juga menguji konsep pesawat baru yang efisien dan mempelajari teknologi all-electric untuk membuat penerbangan lebih bersih dan lebih tenang. Dengan Boeing, peneliti Langley merancang, membangun, dan menguji model sayap truss-braced transonik yang dapat menghasilkan pesawat yang lebih hemat bahan bakar. Mereka juga berkontribusi pada metode desain dan analisis untuk X-57 Maxwell, pesawat eksperimental all-electric pertama NASA.

Dengan drone listrik terjangkau yang ramai di pasar dan bisnis yang mengalokasikan dana ke konsep seperti air taxi dan pesawat pribadi otonom, tampaknya era penerbangan baru sedang datang. Alat keselamatan drone yang dikembangkan di Langley mengatasi praktikalitas penerbangan tanpa pilot: Bagaimana menjaga UAV dari terbang di tempat yang tidak seharusnya, bagaimana menjaga mereka dari tabrakan satu sama lain, dan bagaimana membantu mereka mendarat dengan aman dalam darurat.

Untuk memahami bagaimana kendaraan udara baru akan beroperasi di kota dan perkotaan, tim peneliti menciptakan Langley Aerodrome No. 8, pesawat listrik yang lepas landas seperti helikopter. Kendaraan tanpa pilot, yang dibuat dengan bagian cetak 3D, diuji di Langley’s 12-foot Low Speed Wind Tunnel. Samping otonomi, Langley menjelajahi berbagai masalah lain yang penting bagi kendaraan udara baru: manajemen lalu lintas udara, zona terlarang, sistem komunikasi dan navigasi, prosedur penerbangan yang aman, dan penurunan kebisingan.

Langley juga mengembangkan dua implementasi baru dari acoustic liner untuk pengurangan kebisingan pesawat di mana saluran melengkung di dalam ruang sempit dapat dilengkapi untuk memberikan pengurangan kebisingan. Dua implementasi adalah flap side edge liners dan landing gear door liners untuk pengurangan kebisingan air-frame. Dalam aplikasi ini, acoustic liner dirancang terutama untuk mengurangi kebisingan pesawat yang terjadi selama mendarat, yang akan membantu pesawat mematuhi pembatasan kebisingan bandara yang semakin ketat.

Angkasa

Langley secara aktif menghadirkan inovator, arsitek, ilmuwan, dan insinyur bersama untuk membawa beban kecil ke angkasa dengan cepat dan efisien. Small satellites (smallsats) — yang didefinisikan oleh NASA sebagai pesawat angkasa yang beratnya 180 kilogram (397 pound) atau kurang — dapat membantu agensi untuk memajukan sains dan eksplorasi manusia dengan menyediakan opsi baru untuk mengurangi biaya misi angkasa dan memperluas akses ke angkasa.

Shields-1, demonstrasi perlindungan radiasi, menjadi proyek smallsat bebas terbang pertama yang berhasil Langley. Sementara pada peluncuran Rocket Lab 2018, ia meledak ke orbit bersama dengan serangkaian demonstrasi dan eksperimen lain. Shields-1 menguji materi perlindungan baru yang dikembangkan di Langley.

Roket Space Launch System yang canggih akan memulai misi penjelajahan NASA yang berani. Tim aerosains Langley menguji konfigurasi di wind tunnel Unitary Plan center, 14 × 22-foot Subsonic Tunnel, dan wind tunnel National Transonic Facility.

Penerbangan uji Ascent Abort-2 yang berhasil NASA adalah langkah penting menuju perlindungan astronaut yang segera akan memulai misi ke Bulan dan, pada suatu hari, Mars. Program Orion Launch Abort System, yang dikelola di Langley, akan memastikan sistem abort siap jika diperlukan.

Setengah ukuran mouse komputer, Stereo Camera for Lunar Plume Surface Studies (SCALPSS) akan perjalan ke Bulan tahun ini sebagai beban di dalam pesawat lander bulan Intuitive Machines Nova-C. Empat kamera kecil akan menunjukkan peneliti NASA apa yang terjadi di bawah pesawat saat mendarat di Bulan. SCALPSS akan menyediakan data penting tentang crater yang dibentuk oleh pluma roket lander saat melakukan penurunan dan mendarat terakhir di permukaan Bulan.

Data dari SCALPSS akan memberikan model komputer yang memberikan informasi untuk mendarat berikutnya. Kamera SCALPSS, yang akan ditempatkan di sekitar dasar lander, akan mulai memantau pembentukan crater sejak momen tepat pluma mesin panas lander mulai berinteraksi dengan permukaan Bulan. Kamera akan terus menangkap gambar sampai setelah mendarat selesai. Gambar stereo terakhir itu, yang akan disimpan di unit penyimpanan data papan kecil sebelum dikirim ke lander untuk downlink kembali ke Bumi, akan memungkinkan peneliti untuk merekonstruksi bentuk dan volume crater pada akhirnya.

Langley juga membentuk teknologi untuk konstruksi robotik di angkasa, yang memungkinkan misi yang lebih lama dan lebih jauh. Lightweight Surface Manipulation System akan digunakan oleh perusahaan yang dipilih untuk mendaratkan beban di Bulan. Melalui serangkaian proyek On-orbit Servicing, Assembly, and Manufacturing, peneliti akan mempelajari cara menggunakan robotika dan otonomi untuk membangun infrastruktur di Bulan dan di angkasa.

LiDAR

Light detection and ranging (LiDAR) telah muncul sebagai alat yang canggih dan serbaguna untuk NASA. Langley mengembangkan Flash LiDAR untuk pemetaan terrain waktu nyata dan navigasi berbasis synthetic vision. Untuk memanfaatkan informasi yang inherent dalam urutan citra 3D yang diperoleh pada kecepatan video, Langley juga mengembangkan algoritma pemrosesan citra tertanam yang dapat secara bersamaan mengoreksi, meningkatkan, dan menghasilkan gerakan relatif dengan memproses urutan citra ini menjadi citra sintetik 3D resolusi tinggi.

Teknik LiDAR scanning tradisional menghasilkan frame citra dengan raster scanning citra satu pulsa laser per piksel satu per satu, sedangkan Flash LiDAR mendapatkan citra seperti kamera biasa, menghasilkan citra menggunakan satu pulsa laser. Manfaat Flash LiDAR memungkinkan navigasi otonom berbasis visi dan kontrol untuk sistem robotik.

Navigation Doppler LiDAR (NDL) dipertimbangkan untuk memastikan mendarat yang aman dan presisi pada tubuh planet. NDL, yang secara akurat mengukur kecepatan dan posisi kendaraan, dapat membantu NASA mendaratkan wanita pertama dan pria berikutnya di Bulan.

Teknologi

• Remote, Noninvasive, Cardiac Activity Tracer (RENCAT) — Sensor vibrometer laser ini memantau aktivitas jantung secara jarak jauh dan non-invasif; khususnya, fungsi jantung siklus buka dan tutup katup/kamar (sirkulasi jantung). Perangkat menyediakan informasi magnitude dan timing yang akurat dari luar area jantung tanpa interferensi oleh pakaian pasien.
• Hydrophobic Epoxy Coating for Insect Adhesion Mitigation — Epoxi yang mengandung fluorinated alkyl ether berfungsi sebagai lapisan anti-serangga. Lapisan yang kokoh dan tahan lama dikembangkan untuk meningkatkan efisiensi pesawat tetapi dapat berguna dalam berbagai aplikasi di mana pengurangan penempelan residu serangga diinginkan seperti di industri otomotif dan energi angin.
• Lightning Mitigation and Damage Detection — Teknologi Sensor SansEC yang dipatenkan adalah platform sensing nirkabel teruji yang mampu mengukur impedansi listrik benda fisik di dekat sensor berdasarkan perubahan respons resonansi. Sensor menunjukkan karakteristik unik untuk mendistribusikan arus colokan petir untuk membantu mengurangi kerusakan petir. Dalam aplikasi daun turbin, array sensor SansEC akan menutupi area permukaan daun komposit, menyediakan baik mitigasi petir dan sensing kerusakan.
• Wireless Temperature Sensor with no Electrical Connections — Sensor ini tidak memerlukan koneksi listrik dan dibangun pada platform sensor SansEC, yang memanfaatkan pengukuran perubahan dielektrik. Sensor tahan terhadap kerusakan, fleksibel, akurat, dan murah. Satu aplikasi yang menjanjikan adalah sensor suhu ban.
• 3D Printer Test Station — Test station dikembangkan yang mampu melakukan uji in-situ dari deposit material dan adhesi lapisan dalam proses manufaktur aditif ekstrusi. Teknologi ini mengatasi masalah pemantauan kualitas bagian selama proses cetak 3D. Keunikannya adalah uji terjadi in situ saat komponen sedang dibangun.
• Wireless Sensor for Pharmaceutical Packaging and Monitoring Applications — Sensor SansEC dapat digunakan untuk aplikasi farmasi tanpa perlu kontak fisik. Banyak atribut wadah dapat dipantau seperti tingkat cairan atau bubuk, suhu isi, dan perubahan yang disebabkan oleh kerusakan. Penganiayaan juga dapat terdeteksi.

Technology Transfer

Pengetahuan teknis dan data Langley Research Center tersedia untuk licensee untuk komersialisasi. Hubungi NASA’s Licensing Concierge di Agency- alamat email ini atau hubungi 202-358-7432 untuk memulai diskusi lisensi. Pelajari lebih lanjut tentang NASA Langley di sini.