最近,美國媒體報道,美國國家航空航天局一個研究小組發明瞭一種新型靈活機翼,這種機翼在飛行中會“變形”。這種創新可能從根本上改變飛機的設計。新的機翼寬14英尺,由數千個模塊組成,基於鳥類翅膀的仿生原理設計。

  美國航天局工程師尼克·克雷默說,禿鷲飛行時,通常會根據滑翔姿態調整它們的翼關節。如果他們想做更劇烈的飛行動作,他們可以通過移動翅膀來調整姿態。他們開發的新機翼參考了鳥類翅膀的特殊“變形”功能。

  傳統的飛機機翼通常使用高強度合金或複合材料,這保證了機翼的強度,但很難實現機翼“變形”的靈活性。美國國家航空航天局研究小組稱:新型機翼使用了柔性碳纖維複合材料。先是把複合材料注入同等大小的三維立體模具,再採取搭積木式的模塊化組裝模式,通過微型螺栓把數千個模塊部件交叉連接在一起,組成一個開放式的輕型網格狀機翼框架,然後再附上一層橡膠聚合物蒙皮。

  研究小組說:“這種新的材料工藝和模塊化設計結構創造了一種可以精確彎曲和適應的結構。集成在機翼上的計算機可以使用算法來幫助機翼變形和扭轉成飛行中最有效的形狀。像鳥類的翅膀一樣,翅膀可以快速響應空氣動力學要求,並在不同的時間內成爲最有效的飛行形狀。同時,輕柔性模塊化設計可以更有效地組裝和更換部件,簡化機翼的製造和維護程序,降低未來飛機製造和維護成本。

  變形還需要一個新的飛行控制系統。美國航天局艾姆斯研究中心的專家也爲新的機翼設計開發了一個新的“變形”控制程序。他們使用分佈式控制程序將傳感器分佈到整個機翼的所有部分、機翼周圍的表面,收集氣流和其他因素的數據,然後在相鄰節點之間共享數據。NASA指出,“分佈式部署的傳感器,可以實時報告和分析氣流模式,並調整飛機機翼的結構。”

  美國宇航局的研究人員透露,新的機翼設計已經在弗吉尼亞州蘭利研究中心的風洞中進行了測試,機翼的性能比預期的要好。在不同的應力下,新的機翼或部分機翼可以以特定的方式彎曲。例如,在起飛、着陸、巡航和機動階段,機翼形狀的最佳參數是不同的。新的機翼可以在每個階段不斷變形,並接近最佳外形。下一個挑戰是繼續改進變形設計,使結構簡單可靠。最終的設計目標是使碳纖維複合機翼適合任何飛行、任何任務或幾乎任何大氣條件。

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