近日外媒發(fā)布消息稱，由萊昂納多公司牽頭開展的“潔凈天空”“支線飛機變形機翼”項目已進入與翼尖、機翼前緣和后緣相關的變形概念的高級設計階段。

鳥類翅膀航空應用潛力巨大

在過去，“像鳥兒一樣飛翔”是無數(shù)古人的夢想，但即使在航空技術高度發(fā)達的今天，“像鳥一樣飛翔”仍然有其先進之處。眾所周知，機翼是飛行器賴以飛行的主要部件，而在飛行中有目的地改變機翼外形（如機翼后掠、改變翼展和彎度等），可以有效地增加機翼的效率。這其中最常見的就是，在飛機起飛和降落時，機翼需要在副翼、襟翼、擾流器和其他控制舵面的輔助下改變形狀，以達到最理想的機翼參數(shù)，但是目前此類調(diào)整方法笨重、復雜、效率低下，而在自然界，鳥類的翅膀就可以輕易做到這一點。

其實早在20世紀80年代，各國就開始致力于像鳥類翅膀一樣靈活擺動的可變形飛機機翼研究。當年美國空軍曾在F-111型戰(zhàn)斗轟炸機上測試“任務自適應機翼”。這種機翼融合了可變掠角和無縫變彎度技術，可根據(jù)飛行情況自動改變機翼的幾何參數(shù)，進而使飛行阻力減少20%以上。但是由于當時技術尚不成熟，這種機翼反而增加了飛機的重量和功率需求。

而在近年來，隨著柔性結(jié)構(gòu)技術的進步，以及商用飛機的增加而帶來的增加飛行效率并減少排放的需求，變形機翼技術再次獲得發(fā)展。如2016年美國麻省理工學院研究團隊設計了一種全新的變形機翼概念，由許多像鱗片或羽毛一樣的細小的、輕量化的結(jié)構(gòu)片搭接而成。這種結(jié)構(gòu)片采用碳纖維增強聚合物之類高比模量材料制成，可以像積木一樣組合成各種形狀，結(jié)構(gòu)片間也可像鱗片或羽毛一樣相互運動，通過小型驅(qū)動電機在翼尖施加一個扭轉(zhuǎn)力矩即可使機翼沿翼展方向產(chǎn)生一致的變形。通過仔細選擇結(jié)構(gòu)片尺寸、材料以及組裝方式，可以精確地控制最終機翼的形狀和彈性。

變形機翼讓天空變得更“潔凈”

而此次由萊昂納多公司牽頭開展的“潔凈天空”“支線飛機變形機翼”項目是人類在模仿鳥類飛行中的又一次突破，其基本原理是，通過調(diào)整機翼的形狀和弧度，以適應相應飛行階段所需的配置，特別是在飛行的上升和下降階段，優(yōu)化機翼的氣動性能。目前，研究人員正在考慮引進先進的前緣變形設備，同時結(jié)合變形后緣，通過使用兩個或三個鉸鏈，使機翼更像鳥的翅膀，可連續(xù)旋轉(zhuǎn)或移動，更自由地改變機翼形狀，在控制系統(tǒng)的幫助下，無需飛行員直接干預，將空氣動力阻力可能帶來的影響降到最低。

目前，“支線飛機變形機翼”項目已進入與翼尖、機翼前緣和后緣相關的變形概念的高級設計階段。相關風洞試驗項目計劃將分幾個階段兩年內(nèi)展開。第一階段將側(cè)重于與起降條件相關的低速飛機性能評估。第二階段將著重于陣風影響衰減系統(tǒng)。第三階段將使用1:3比例模型評估高速柔性機翼，研究變形裝置的氣動性能和減載能力。所有這些實驗步驟都是為最后的驗證步驟做準備，與結(jié)構(gòu)主動減載系統(tǒng)相連的主動翼尖變形裝置將安裝在現(xiàn)有飛機上，并做相應修改。

預計未來支線航空運輸將以年均6%的速度增長三倍，而這將產(chǎn)生約9000架新支線飛機的市場需求，因此將大大增加了全球航空排放負擔。而“支線飛機變形機翼”技術一旦成功，能帶來顯著的節(jié)能和環(huán)境效益，其作用將不可估量。

變形機翼技術：指的是通過模仿鳥類的翅膀，可以在飛行中有目的地改變機翼外形，從而有效地增加機翼效率的技術。