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NASA记忆合金新型可折叠机翼成功试飞

核心提示: 近期,NASA在位于加利福尼亚州的阿姆斯特朗飞行研究中心试验一项新的飞行技术,允许飞机在空中折叠机翼,用不同的角度飞行。

近期,NASA在位于加利福尼亚州的阿姆斯特朗飞行研究中心试验一项新的飞行技术,允许飞机在空中折叠机翼,用不同的角度飞行。

“展向自适应机翼”项目

新的飞行技术属于“展向自适应机翼”(SAW)项目的一部分。该项目由阿姆斯特朗飞行研究中心、NASA的克利夫兰格伦研究中心(GRC)、弗吉尼亚州的兰利研究中心、波音公司研究与技术部、Area-I公司联合研发,利用一种先进的轻型材料,折叠飞机机翼的外部和控制面,以形成飞行最佳角度,有益于未来的亚声速和超声速飞机。

技术创新

飞行中折叠机翼是曾研究过的一项创新技术,包括使用XB-70“女武神”(Valkyrie)轰炸机进行研究。然而因受限于笨重的常规电机和液压系统,折叠机翼技术的工程应用一直面临诸多问题。

SAW项目计划使用一种名为“形状记忆合金”的创新型轻量级材料,进行机翼折叠以获取广泛的飞行气动效益。这种材料内置在飞机的促动器上,对飞机上的移动部件起着至关重要的作用,它能够在飞行中折叠飞机机翼外部组件,且不需要重型液压系统驱动。使用这种新型技术的驱动系统可能比传统系统轻80%。形状记忆合金由温度触发,利用复合管内的热记忆来移动并作为一个制动器工作。加热后,合金会在管子中进行扭转运动,最终使机翼的外部向上或向下移动。NASA的格伦研究中心开发了初始的合金材料,并与波音公司密切合作,使合金能用于飞行过程。

技术优势

对亚声速飞机而言,折叠机翼的优势是增强其可控性,取代较为繁重的飞机部件(包括尾舵)提高飞机的燃油效率,且有助于增加未来大翼展飞机在机场滑行的能力。此外,飞行员可以利用许多不同的飞行条件(如阵风),通过折叠机翼应对飞行中的特殊情况;对超声速飞机而言,折叠机翼的优点更为突出。在超声速飞行中,机翼翼尖朝下能够有效减小阻力提高飞行效率。该成果可应用于下一代超声速飞机。

试验情况

在阿姆斯特朗飞行研究中心进行的一系列飞行试验成功验证了这种材料的应用情况。在飞行中,机翼可在0°~70°范围内折叠。SAW项目的共同首席调查员奥斯曼·贝纳芬表示,折叠机翼不是一种新兴的技术,但是研究人员想要证明形状记忆合金技术的可行性,这种合金材料比较紧凑、质量轻,可以安装在飞机上较为方便的位置。

为了测试这项技术,NASA与Area-I公司协同操作“原型技术-评估研究飞机”(PTERA)作为遥控飞行试验台。PTERA是由Area-I公司设计和建造的,该公司还参与了形状记忆合金驱动的机翼折叠机制的设计和集成。这种小型无人机安装大量的飞行记录仪器,非常适用于收集试验数据,同时有能力完成新型折叠机翼的测试任务。Area-I的工作人员在测试中进行飞行操作,使NASA和波音公司在飞行过程中专注于研究。

Area-I公司的首席执行官尼古拉斯·艾力表示,PTERA的研发初衷是使其充当飞行实验室的角色,它在一系列的试飞中完成了SAW试验。舷外翼板在飞行中的主动驱动是一个历史性事件。

SAW试验为期两天,包括系统安全性飞行试验。PTERA从爱德华兹空军基地的罗杰斯干湖起飞,机翼水平,呈0°角。试验台实在一个大型“跑道”上起飞的,这个“跑道”提供了长距离飞行足够进行SAW研究的必要演习。过程中,机载控制器加热或冷却SAW促动器,使机翼面板在0°~70°之间变化。在前两次试飞中,机翼只能向下折叠,随后几次试飞中,工作人员需要重新整理硬件,使其能够向上折叠至70°角,飞机机翼每次折叠都在三分钟内完成。

后续的SAW试飞计划于2018年夏季进行,NASA将扩展SAW系统的功能,使其在一次飞行中既能向上折叠又能向下折叠。2018年的试飞还将在格伦研究中心进行,研究人员正在PTERA上努力扩展这种技术。

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责任编辑:侯嘉麒