未來(lái)飛機(jī)，機(jī)翼或隨時(shí)“變形”

本報(bào)特約記者 王雪臣

傳統(tǒng)飛機(jī)的機(jī)翼一般是粗壯、厚實(shí)和堅(jiān)固的，只有襟翼和副翼或者特殊設(shè)計(jì)的可變后掠翼可以活動(dòng)，但未來(lái)的飛機(jī)可能完全不是這樣。美國(guó)有線電視新聞網(wǎng)（CNN）近日?qǐng)?bào)道稱，由美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）牽頭的科研團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種新型靈活機(jī)翼，能夠在飛行中“變形”，這一創(chuàng)新將可能從根本上改變飛機(jī)設(shè)計(jì)。

報(bào)道稱，新型機(jī)翼寬14英尺，由數(shù)千個(gè)組件模塊組成，基于鳥(niǎo)翼的仿生學(xué)原理設(shè)計(jì)。NASA工程師尼克·克雷默介紹，禿鷹在飛行時(shí)，一般會(huì)把翅膀關(guān)節(jié)調(diào)整為適合滑翔的姿態(tài)，如果要做更加劇烈的飛行動(dòng)作，動(dòng)動(dòng)翅膀就能完成姿態(tài)調(diào)整。他們研發(fā)的新型機(jī)翼，正是參考了鳥(niǎo)翼的這種特殊“變形”功能。

“變形”需要新材料。傳統(tǒng)飛機(jī)機(jī)翼一般使用高強(qiáng)度合金或復(fù)合材料，這保證了機(jī)翼的強(qiáng)度，卻很難實(shí)現(xiàn)翅膀“變形”的靈活性。NASA研究團(tuán)隊(duì)在英國(guó)《智能材料與結(jié)構(gòu)》雜志上撰文稱，新型機(jī)翼使用的是柔性碳纖維復(fù)合材料，先是把復(fù)合材料注入同等大小的三維立體模具，再采取搭積木式的模塊化組裝模式，通過(guò)微型螺栓把數(shù)千個(gè)模塊部件交叉連接在一起，組成一個(gè)開(kāi)放式的輕型網(wǎng)格狀機(jī)翼框架，然后再附上一層橡膠聚合物蒙皮。

研究團(tuán)隊(duì)稱，“這種新型材料工藝和模塊化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造了一種可以精確彎曲和適應(yīng)的結(jié)構(gòu)。集成到機(jī)翼中的計(jì)算機(jī)，可以使用算法來(lái)幫助機(jī)翼在飛行中變形并扭轉(zhuǎn)成最有效的形狀。”機(jī)翼可以像鳥(niǎo)兒的翅膀一樣，對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)需

求做出快速反應(yīng)，及時(shí)變成不同情況下最有效的飛行形狀。同時(shí)，采用輕型柔性模塊化設(shè)計(jì)，可以更加高效的組裝和更換零部件，簡(jiǎn)化了機(jī)翼的制造加工和維修程序，降低了未來(lái)飛機(jī)的制造和維護(hù)成本。

變形還需要新的飛控系統(tǒng)。NASA艾姆斯研究中心的專家還為新機(jī)翼設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了新的“變形”控制程序。他們采用分布式控制程序，把傳感器分布到整個(gè)機(jī)翼的各個(gè)部件中，分布到機(jī)翼周圍的表面上，收集有關(guān)氣流等因素的數(shù)據(jù)，然后在相鄰節(jié)點(diǎn)之間共享該數(shù)據(jù)。NASA指出，“分布式部署的傳感器，可以實(shí)時(shí)報(bào)告和分析氣流模式，并調(diào)整飛機(jī)機(jī)翼的結(jié)構(gòu)。”

NASA研究人員披露，新型機(jī)翼設(shè)計(jì)已在弗吉尼亞州的蘭利研究中心進(jìn)行了風(fēng)洞測(cè)試，機(jī)翼的性能比預(yù)期的更好。在不同應(yīng)力下，新型機(jī)翼或部分機(jī)翼能夠以特定方式彎曲。比如，飛機(jī)在起飛、降落、巡航、機(jī)動(dòng)等階段，機(jī)翼形狀的最優(yōu)參數(shù)各不相同，新型機(jī)翼在每個(gè)階段都可以連續(xù)變形，并接近最佳外形。接下來(lái)的挑戰(zhàn)是，繼續(xù)改進(jìn)變形設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單并提高可靠性。最終的設(shè)計(jì)目標(biāo)是可以使碳纖維復(fù)合材料機(jī)翼適合任何飛行、任何任務(wù)，或幾乎任何大氣條件。▲