未來飛機，機翼或隨時“變形”

本報特約記者 王雪臣

傳統飛機的機翼一般是粗壯、厚實和堅固的，只有襟翼和副翼或者特殊設計的可變后掠翼可以活動，但未來的飛機可能完全不是這樣。美國有線電視新聞網（CNN）近日報道稱，由美國國家航空航天局（NASA）牽頭的科研團隊發明了一種新型靈活機翼，能夠在飛行中“變形”，這一創新將可能從根本上改變飛機設計。

報道稱，新型機翼寬14英尺，由數千個組件模塊組成，基于鳥翼的仿生學原理設計。NASA工程師尼克·克雷默介紹，禿鷹在飛行時，一般會把翅膀關節調整為適合滑翔的姿態，如果要做更加劇烈的飛行動作，動動翅膀就能完成姿態調整。他們研發的新型機翼，正是參考了鳥翼的這種特殊“變形”功能。

“變形”需要新材料。傳統飛機機翼一般使用高強度合金或復合材料，這保證了機翼的強度，卻很難實現翅膀“變形”的靈活性。NASA研究團隊在英國《智能材料與結構》雜志上撰文稱，新型機翼使用的是柔性碳纖維復合材料，先是把復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，然后再附上一層橡膠聚合物蒙皮。

研究團隊稱，“這種新型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。集成到機翼中的計算機，可以使用算法來幫助機翼在飛行中變形并扭轉成最有效的形狀。”機翼可以像鳥兒的翅膀一樣，對空氣動力學需

求做出快速反應，及時變成不同情況下最有效的飛行形狀。同時，采用輕型柔性模塊化設計，可以更加高效的組裝和更換零部件，簡化了機翼的制造加工和維修程序，降低了未來飛機的制造和維護成本。

變形還需要新的飛控系統。NASA艾姆斯研究中心的專家還為新機翼設計開發了新的“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機翼的各個部件中，分布到機翼周圍的表面上，收集有關氣流等因素的數據，然后在相鄰節點之間共享該數據。NASA指出，“分布式部署的傳感器，可以實時報告和分析氣流模式，并調整飛機機翼的結構。”

NASA研究人員披露，新型機翼設計已在弗吉尼亞州的蘭利研究中心進行了風洞測試，機翼的性能比預期的更好。在不同應力下，新型機翼或部分機翼能夠以特定方式彎曲。比如，飛機在起飛、降落、巡航、機動等階段，機翼形狀的最優參數各不相同，新型機翼在每個階段都可以連續變形，并接近最佳外形。接下來的挑戰是，繼續改進變形設計，使結構更加簡單并提高可靠性。最終的設計目標是可以使碳纖維復合材料機翼適合任何飛行、任何任務，或幾乎任何大氣條件。▲