Centro de Pesquisa Langley da NASA: Pioneirismo em Inovação Aeronáutica

A instalação agora conhecida como Centro de Pesquisa Langley foi fundada sob o predecessor da NASA — o Comitê Consultivo Nacional para Aeronáutica (NACA) — em 1917, tornando-se o primeiro laboratório aeronautico civil nos Estados Unidos. A construção começou perto de Hampton, VA no Campo Langley ainda naquele ano.

Em 1931, foi concluído o que era então o maior túnel de vento do mundo com uma seção de teste de 30 × 60 pés conhecido como Túnel de Escala Completa Langley. O túnel podia estudar aeronaves inteiras de tamanho real da época e foi fundamental em estudos de limpeza de arrasto para quase todos os designs de aeronaves de caça dos EUA na era da Segunda Guerra Mundial. O Túnel de Escala Completa prosseguiu testando a cápsula espacial Mercury, veículo de teste do módulo lunar, F-16, conceitos para transportes supersônicos e o ônibus espacial.

A Instalação Transônica Nacional de Langley usa nitrogênio líquido para modelar mais de perto condições de voo e fornece alguns dos dados de túnel de vento mais precisos do mundo. Desde que o túnel começou operações no início dos anos 1980, forneceu dados para Boeing 777 e 767, configuração de lançamento do ônibus espacial, conceitos de jatos executivos e sistema de aborto de lançamento Orion.

Quando a NASA começou a lidar com os desafios de colocar pessoas no espaço, Langley contribuiu para o esforço. O Grupo de Tarefas Espaciais, situado em Langley até uma mudança para Houston no início dos anos 1960, começou a planejar o programa espacial inicial dos Estados Unidos. A equipe de Langley projetou a Instalação de Pouso Lunar, uma estrutura de treliça de 250 × 400 pés com um módulo lunar suspenso por um sistema de cabos que suportava tudo exceto 1/6 do peso do módulo e foi usada para treinar todos os astronautas Apollo a pousar na Lua. Quando o Programa Apollo encerrou, a instalação foi convertida para suspender aeronaves e helicópteros de tamanho real instrumentados, que eram soltos em condições de acidente para melhorar a resistência a acidentes de aeronaves. Com o desenvolvimento do conceito Orion, a instalação foi usada para entender as tensões no pouso do Orion primeiro no solo e com a adição de uma bacia de impacto hidrodinâmico, para entender um pouso na água.

Em meados dos anos 1960, Langley projetou um Simulador de Rendezvous e Acoplagem para treinar astronautas Gemini e Apollo. O sistema suspendia uma cápsula Gemini de tamanho real e depois Apollo do teto do Hangar de Pesquisa Langley. O simulador foi desde então desmantelado mas o sistema de suspensão permanece no teto do hangar.

Langley hoje suporta metas da NASA para exploração aeronáutica, ciência e tecnologia espacial, com uma variedade de simuladores de voo, túneis de vento, laboratórios e software computacional.

Aeronáutica

Seja trabalhando para tornar voos supersônicos comerciais costa a costa possíveis ou ajudando a tornar aeronaves mais seguras, silenciosas e eficientes em combustível, os especialistas em aeronáutica de Langley guiam ideias do papel à realidade.

Trabalhando com a Administração Federal de Aviação (FAA), pesquisadores de Langley conduziram um teste que ajudará especialistas a avaliar segurança de acidentes de aeronaves. Com o objetivo de reduzir fatalidades, pesquisadores derrubaram uma aeronave de transporte Fokker F-28 de tamanho real na Instalação de Pesquisa de Pouso e Impacto de Langley para gerar dados para modelos computacionais que medem resistência a acidentes. Os dados ajudarão a definir padrões para aeronaves inovadoras do futuro.

A NASA continuou a abrir possibilidades para futuros voos supersônicos silenciosos através de sua Missão de Demonstração de Voo Low-Boom. Para esta missão, Langley compartilha responsabilidade de gerenciamento para desenvolver a aeronave X-59 Quiet SuperSonic Technology e lidera planos para avaliar resposta ao som do X-59 em várias comunidades dos EUA, um passo para levantar proibições atuais sobre voo supersônico sobre terra.

Pesquisadores de Langley testaram com sucesso o Sistema de Visão Externa eXternal do X-59. Ele substitui uma janela de cockpit voltada para frente por uma combinação de sensores, câmeras e displays de computador, dando ao piloto uma visão de realidade aumentada à frente. Estará pronto para o primeiro voo do X-59 programado para este ano.

Langley também testa novos conceitos de aeronaves eficientes e estuda tecnologias totalmente elétricas para tornar o voo mais limpo e silencioso. Com a Boeing, pesquisadores de Langley projetaram, construíram e testaram um modelo de asa trançada transônica que poderia levar a aeronaves mais eficientes em combustível. Eles também contribuíram com métodos de design e análise para o X-57 Maxwell, primeiro avião experimental totalmente elétrico da NASA.

Com drones elétricos acessíveis inundando o mercado e empresas canalizando dinheiro em conceitos como táxis aéreos e aeronaves pessoais autônomas, parece que uma nova era da aviação está surgindo. Ferramentas de segurança de drones desenvolvidas em Langley abordam as práticas de voo sem piloto: Como manter veículos aéreos não tripulados (UAVs) de voar onde não deveriam, como evitar que colidam uns com os outros, e como ajudá-los a pousar com segurança em uma emergência.

Para entender como novos veículos aéreos operarão em vilas e cidades, uma equipe de pesquisadores criou o Aeródromo Langley No. 8, um avião elétrico que decola como um helicóptero. O veículo não tripulado, criado com peças impressas em 3D, foi testado no Túnel de Vento de Baixa Velocidade de 12 pés de Langley. Junto com autonomia, Langley explora uma série de outras questões vitais para novos veículos aéreos: gestão de tráfego aéreo, zonas de exclusão aérea, sistemas de comunicação e orientação, procedimentos de voo seguro e supressão de ruído.

Langley também desenvolveu duas novas implementações de revestimentos acústicos para redução de ruído de aeronaves onde canais curvos em espaços apertados podem ser equipados para fornecer redução de ruído. As duas implementações são revestimentos de borda lateral de flap e revestimentos de porta de trem de pouso para redução de ruído da estrutura aérea. Nestes aplicativos, o revestimento acústico é projetado principalmente para reduzir ruído de aeronave que ocorre durante o pouso, o que ajudará as aeronaves a cumprir restrições de ruído de aeroporto cada vez mais rigorosas.

Espaço

Langley está ativamente reunindo inovadores, arquitetos, cientistas e engenheiros para levar pequenas cargas úteis ao espaço de forma rápida e eficiente. Pequenos satélites (smallsats) — definidos pela NASA como espaçonaves pesando 180 quilogramas (397 libras) ou menos — podem ajudar a agência a avançar ciência e exploração humana fornecendo novas opções para cortar custos de missões espaciais e expandir acesso ao espaço.

Shields-1, uma demonstração de proteção contra radiação, tornou-se o primeiro projeto bem-sucedido de smallsat voador livre de Langley. Pegando carona em um lançamento de 2018 pela Rocket Lab, explodiu para órbita junto com um conjunto de outras demonstrações e experimentos. Shields-1 testou novo material de blindagem desenvolvido em Langley.

O poderoso foguete Space Launch System iniciará missões pioneiras da NASA. A equipe de aerosciências de Langley testou configurações no Túnel de Vento de Plano Unitário do centro, Túnel Subsônico 14 × 22 pés e túnel de vento da Instalação Transônica Nacional.

O bem-sucedido voo de teste Ascent Abort-2 da NASA foi um passo importante para proteger os astronautas que em breve embarcarão em missões à Lua e, um dia, a Marte. O programa Sistema de Aborto de Lançamento Orion, gerenciado em Langley, garantirá que o sistema de aborto esteja pronto se necessário.

Com cerca de metade do tamanho de um mouse de computador, a Câmera Estéreo para Estudos de Superfície de Pluma Lunar (SCALPSS) viajará à Lua este ano como carga útil a bordo de uma espaçonave de pouso lunar Nova-C da Intuitive Machines. Quatro das minúsculas câmeras mostrarão aos pesquisadores da NASA o que acontece sob uma espaçonave enquanto ela pousa na Lua. SCALPSS fornecerá dados importantes sobre a cratera formada pela pluma do foguete do pousador enquanto faz sua descida final e pouso na superfície da Lua.

Dados do SCALPSS fornecerão modelos computacionais que informarão pousos subsequentes. As câmeras SCALPSS, que serão colocadas ao redor da base do pousador, começarão a monitorar a formação da cratera desde o momento preciso em que a pluma quente do motor do pousador começa a interagir com a superfície da Lua. As câmeras continuarão capturando imagens até após o pouso estar completo. Essas imagens estéreo finais, que serão armazenadas em uma pequena unidade de armazenamento de dados a bordo antes de serem enviadas ao pousador para downlink de volta à Terra, permitirão que pesquisadores reconstruam a forma e volume finais da cratera.

Langley também molda tecnologias para construção robótica no espaço, permitindo missões mais longas e distantes. O Sistema de Manipulação de Superfície Leve será usado por empresas selecionadas para pousar cargas úteis na Lua. Através de um conjunto de projetos de Serviço, Montagem e Fabricação Orbital, pesquisadores aprenderão como usar robótica e autonomia para construir infraestrutura na Lua e no espaço.

LiDAR

Detecção e alcance por luz (LiDAR) emergiu como uma ferramenta poderosa e versátil para a NASA. Langley desenvolveu Flash LiDAR para mapeamento de terreno em tempo real e navegação baseada em visão sintética. Para aproveitar a informação inerente em uma sequência de imagens 3D adquiridas em taxas de vídeo, Langley também desenvolveu um algoritmo de processamento de imagem embutido que pode simultaneamente corrigir, aprimorar e derivar movimento relativo processando esta sequência de imagens em uma imagem sintética 3D de alta resolução.

Técnicas tradicionais de LiDAR de varredura geram um quadro de imagem por varredura raster de uma imagem um pulso laser por pixel por vez, enquanto Flash LiDAR adquire uma imagem muito como uma câmera comum, gerando uma imagem usando um único pulso laser. Os benefícios do Flash LiDAR permitem orientação e controle autônomos baseados em visão para sistemas robóticos.

LiDAR Doppler de Navegação (NDL) está sendo considerado para assegurar pousos seguros e precisos em corpos planetários. NDL, que mede com precisão velocidade e posição do veículo, poderia ajudar a NASA a pousar a primeira mulher e o próximo homem na Lua.

Tecnologias

• Rastreador Remoto Não Invasivo de Atividade Cardíaca (RENCAT) — Este sensor vibrométrico a laser monitora atividades cardíacas remota e não invasivamente; especificamente, funções cardíacas de abertura e fechamento de válvulas/câmaras (ciclos cardíacos). O dispositivo fornece informação precisa de magnitude e tempo longe da região do coração sem interferência por vestimentas do paciente.

• Revestimento Epóxi Hidrofóbico para Mitigação de Adesão de Insetos — Epóxis contendo éter alquila fluorado servem como revestimento anti-inseto. O revestimento robusto e durável foi desenvolvido para melhorar eficiência de aeronaves mas poderia ser útil em uma variedade de aplicações onde redução de aderência de resíduos de insetos é desejável como nas indústrias automotiva e de energia eólica.

• Mitigação de Relâmpagos e Detecção de Danos — A tecnologia de sensor SansEC patenteada é uma plataforma de sensoriamento sem fio comprovada capaz de medir a impedância elétrica de matéria física em proximidade ao sensor baseada em mudança em sua resposta de ressonância. O sensor exibe uma característica única de dispersar a corrente do raio para ajudar a mitigar danos de relâmpago. Em uma aplicação de pá de turbina, uma matriz de sensores SansEC cobrirá a área de superfície da pá composta, fornecendo tanto mitigação de relâmpago quanto detecção de danos.

• Sensor de Temperatura Sem Fio sem Conexões Elétricas — Este sensor não requer conexão elétrica e é construído na plataforma de sensor SansEC, que aproveita a medição de mudanças dielétricas. O sensor é tolerante a danos, flexível, preciso e barato. Uma aplicação promissora é para sensores de temperatura de pneus.

• Estação de Teste de Impressora 3D — Uma estação de teste foi desenvolvida capaz de teste in-situ de deposição de material e adesão de camadas em processo de manufatura aditiva por extrusão. A tecnologia aborda o problema de monitorar qualidade da peça durante o processo de impressão 3D. A novidade é que o teste acontece in-situ enquanto o componente está sendo construído.

• Sensor Sem Fio para Embalagem Farmacêutica e Aplicações de Monitoramento — O sensor SansEC pode ser usado para aplicações farmacêuticas sem necessidade de contato físico. Muitos atributos de um recipiente podem ser monitorados como níveis de líquido ou pó, temperatura do conteúdo, e mudanças causadas por deterioração. Adulteração também pode ser detectada.

Transferência de Tecnologia

O conhecimento técnico e dados do Centro de Pesquisa Langley estão disponíveis para licenciados para comercialização. Contate o Concierge de Licenciamento da NASA em Agency-[email protegido] ou ligue 202-358-7432 para iniciar discussões de licenciamento. Saiba mais sobre NASA Langley aqui .