未来飞机，机翼或随时“变形”

　　本报特约记者 王雪臣

　　传统飞机的机翼一般是粗壮、厚实和坚固的，只有襟翼和副翼或者特殊设计的可变后掠翼可以活动，但未来的飞机可能完全不是这样。美国有线电视新闻网(CNN)近日报道称，由美国国家航空航天局(NASA)牵头的科研团队发明了一种新型灵活机翼，能够在飞行中“变形”，这一创新将可能从根本上改变飞机设计。

　　报道称，新型机翼宽14英尺，由数千个组件模块组成，基于鸟翼的仿生学原理设计。NASA工程师尼克-克雷默介绍，秃鹰在飞行时，一般会把翅膀关节调整为适合滑翔的姿态，如果要做更加剧烈的飞行动作，动动翅膀就能完成姿态调整。他们研发的新型机翼，正是参考了鸟翼的这种特殊“变形”功能。

　　“变形”需要新材料。传统飞机机翼一般使用高强度合金或复合材料，这保证了机翼的强度，却很难实现翅膀“变形”的灵活性。NASA研究团队在英国《智能材料与结构》杂志上撰文称，新型机翼使用的是柔性碳纤维复合材料，先是把复合材料注入同等大小的三维立体模具，再采取搭积木式的模块化组装模式，通过微型螺栓把数千个模块部件交叉连接在一起，组成一个开放式的轻型网格状机翼框架，然后再附上一层橡胶聚合物蒙皮。

　　研究团队称，“这种新型材料工艺和模块化设计结构，创造了一种可以精确弯曲和适应的结构。集成到机翼中的计算机，可以使用算法来帮助机翼在飞行中变形并扭转成最有效的形状。”机翼可以像鸟儿的翅膀一样，对空气动力学需求做出快速反应，及时变成不同情况下最有效的飞行形状。同时，采用轻型柔性模块化设计，可以更加高效的组装和更换零部件，简化了机翼的制造加工和维修程序，降低了未来飞机的制造和维护成本。

　　变形还需要新的飞控系统。NASA艾姆斯研究中心的专家还为新机翼设计开发了新的“变形”控制程序。他们采用分布式控制程序，把传感器分布到整个机翼的各个部件中，分布到机翼周围的表面上，收集有关气流等因素的数据，然后在相邻节点之间共享该数据。NASA指出，“分布式部署的传感器，可以实时报告和分析气流模式，并调整飞机机翼的结构。”

　　NASA研究人员披露，新型机翼设计已在弗吉尼亚州的兰利研究中心进行了风洞测试，机翼的性能比预期的更好。在不同应力下，新型机翼或部分机翼能够以特定方式弯曲。比如，飞机在起飞、降落、巡航、机动等阶段，机翼形状的最优参数各不相同，新型机翼在每个阶段都可以连续变形，并接近最佳外形。接下来的挑战是，继续改进变形设计，使结构更加简单并提高可靠性。最终的设计目标是可以使碳纤维复合材料机翼适合任何飞行、任何任务，或几乎任何大气条件。