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    社會新聞
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    NASA造出可折疊機翼新飛機,靈感來自老鷹捕食

    類別:社會新聞發布人:聯迪發布時間:2016-11-10

    在自然界,老鷹捕獵時發現目標后發起高速俯沖,為保持平衡,它的翅膀會在整個俯沖階段都保持收攏。日前,美國國家航空航天局(NASA)正研究如何將這一原理實際應用到飛機設計中去,通過折疊機翼來減少飛行阻力、提高飛機的升力和偏航控制力。

    據《每日郵報》消息,NASA的阿姆斯特朗飛行研究中心與蘭利研究中心、格倫研究中心的團隊正合作開發一種名為“展向自適應機翼(SAW)”的新型概念。該設計使用了機械接合的方法,通過一個連接機翼的鉸鏈來控制機翼形狀,最高可彎折75度,飛行員可通過調節鉸鏈找到飛行阻力最小和升力最大的最優位置。

     


    機翼是飛機的重要部件之一,安裝在機身上。其最主要作用是產生升力?!襖硐氳乩此?,我們希望能夠控制部分機翼,通過向上或向下彎折來找到最佳的飛行條件,”該項目的首席調查員Matt Moholt說道,“比如你在一個需要垂直爬升的飛行情景下,那么機翼的最優位置則可能是調高或調低15度”。

     


    除了普通的飛機,NASA認為SAW的設計可以幫助提高飛機以超音速和高超音速的速度飛行時的效率。一旦飛機突破音障(音障指在飛行速度達到音速的十分之九,即馬赫數M0.9空中時速約950公里時,局部氣流的速度可能就達到音速,產生局部激波,從而使氣動阻力劇增),飛機在獲得更大的升力的同時也面臨著更大的偏航風險(飛機繞機體發生旋轉)。

     


    因此,超音速飛機和質量很大的飛機都需要為控制飛行過程中出現偏航現象而安裝垂直穩定器。垂直穩定器的主要作用為維持飛行方向的穩定,并在起降過程中發生發動機失效引起的不對稱推力時對飛機進行有效控制。

    NASA則認為,相較于笨重的穩定器,控制更小更精確的機翼形狀可達到同樣的穩定效果,可承擔部分垂直穩定器的功能。SAW的末端可通過向上或向下折疊,以創造更多的垂直表面來增加穩定性,并且會在需要關鍵的升力的起降階段展開機翼,以增加飛行的升力面。該設計可以有效減少、或除去飛行過程中對垂直尾翼的使用,飛機所要承受的阻力和重力減小,燃料的消耗量也會隨之降低。

     


    ▲一直以來,對折疊機翼的研究和使用均停留在旨在減少所占空間的階段。來源:NASA

    “折疊機翼”的概念自1940年代以來就已存在。一直以來,對折疊機翼的研究和使用均停留在減少所占空間的階段,為飛機在航空母艦的甲板上占據更小的空間或是更適合小型機庫做出折疊的設計。但NASA的研究卻擴展了一個全新的領域,對傳統的固態飛行系統進行了突破。

    NASA對SAW設計初衷就是要將這一概念融入21世紀所使用的先進技術和材料?!拔頤欽諢毓蘇鄣矸苫難芯?,因為上世紀60年代不存在的制動器技術,目前機翼所需的接合和控制變得更小、更精準”,Moholt說。

    此外,NASA還指出,SAW還能實現動態的位置改變,它能根據不同的飛行條件將升降和偏航兩種模式混合起來使用。

     


    ▲正在試飛的飛機左側機翼后緣安裝了“自適應柔性后緣”。來源:網絡

    當然,NASA關于新飛機設計的實驗數不勝數,“折疊機翼”之于NASA也并不是完全陌生的領域。2015年,在NASA完成的長達六年的“環境友好航空項目(Environmentally Responsible Aviation program)”中,有一項被稱為“自適應柔性后緣(ACTE)”的新型變形機翼技術完成了22次飛行測試,ACTE的襟翼可在-2度至30度的范圍內進行彎折。

     


    ▲原型機,來源:NASA

    目前NASA暫未透露有關SAW是如何工作的細節。據其官網消息,目前NASA正與波音、Area-I合作開發一個SAW的原型,計劃2017年春天在“Ptera”的比例模型機上進行測試,并將對機翼接合最優化的全尺寸制動器也展開地面測試,對適航性和潛在的燃料儲蓄的分析也將同時進行。

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