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【科技前沿】新的机翼像鸟的翅膀一样运动,可以从根本上改变飞机的设计

2019-4-4 11:17


传统上,飞机的机翼都很结实、厚实、结实,但美国宇航局领导的一组研究人员发明了一种可弯曲的机翼,机翼在飞行时可以变形。

该报告的作者之一、美国宇航局研究工程师尼克·克莱默(Nick Cramer)说,新机翼有14英尺(约合9米)或4米宽,由数千个部件组装而成,它们的功能类似于鸟类的翅膀。

“像秃鹰这样的动物会在巡航时锁定关节,然后调整翅膀,使其处于最佳巡航状态,然后当它想做更有攻击性的动作时,就会松开肩膀。”这与我们在这里所做的是类似的反应,”他在接受电话采访时说。

但是,研究人员表示,不仅仅是新的机翼功能使它与众不同,他们在本周发表在《智能材料与结构》(Smart Materials and Structures)杂志上的一篇论文也指出了这一点。

包括美国国家航空航天局(NASA)和麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)专家在内的研究团队表示,他们的设计可能会在未来的飞机制造和维修中带来显著的效率。

美国国家航空航天局艾姆斯研究中心的研究科学家肯尼斯·张举了一个波音787梦想飞机的例子。这架波音787梦想飞机的部件非常大,需要超大的模具和烤箱才能制造出来,然后才会被运送到更大的飞机上进行组装。空客A380也是如此。

张在电话采访中表示:“为了实现这些新设计,企业需要投资的成本规模和基础设施数量相当惊人。”“因此,我们对这些项目所做的是试图减少所有这些,这样你就可以在材料方面有同样的性能,但能够在不建立所需的所有基础设施的情况下生产它。”

这种新型机翼是通过将聚乙烯树脂注入三维模具来制造的,每个部件都被锁在一起,最终可能由一群装配机器人来完成这一过程。

张说:“传统上,你必须要有一个比你正在生产的东西更大的工厂,而在这里,部件组合在一起的方式可以让你准确地预测一个东西将会是什么形状,这仅仅是基于你把多少个部件组合在一起。”

这种超轻的模块化结构也可以很容易地打包以方便运输,这也使得它可能成为另一种用途的理想包装——送入太空。

克莱默说:“所有这些东西都可以很好地发射到轨道上,然后组装成一个非常大的空间结构。”“所以这是一个非常有吸引力的应用,我们正在积极研究——在太空中组装这些格子状结构的机器人。”

虽然更便宜、更灵活的飞机的概念可能会吸引商业航空行业,但在它们出现在机场附近之前,还有很多重大障碍需要克服。

一个关键的问题是将材料整合到当前的系统中,这可能需要彻底改变传统的飞机设计方法。这需要时间,研究,当然还有钱。

克莱默说:“如果你想为改变航空工业的传统制造工艺找到理由,你必须有一个非常好的理由。”因此,你的业绩增长必须足够显著,才能证明这一点。关键不在于它是否可行,而在于它是否具有经济价值。”


张表示,如果这项技术最终应用于商用飞机,它不仅有可能改变飞机的制造,还可能改变飞机的维护。


“更模块化可以使系统在制造业方面,越有可能你可以你可以换出部分有效,保持飞机的服务,甚至通过,你已经取代了飞机上的每一个组件。这是对船只所做的事情。”


“这个项目的关键是,我们已经证明模块化是目前实现这些材料性能的最佳方式。”

    原作者: Hilary Whiteman 来自: CNN