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来源：民机战略观察 全文共2559字，阅读需要5分钟 据NASA网站近日报道,NASA采用形状记忆合金驱动的折叠机翼技术在原型技术评估研究飞机（PTERA）上成功完成飞行试验，飞机能在空中将机翼折叠到0-70度的不同角度。 图：外翼段向上折叠70度的缩比试验机PTERA飞过加利福尼亚州的NASA阿姆斯特朗飞行研究中心。起飞时机翼零度偏转，保持水平。飞行过程中，机翼在热触发形状记忆合金作用下产生折叠，该形状记忆合金由格伦研究中心开发，集成到波音研究与技术公司的驱动器中。这项技术使得飞行员能够将机翼折叠到不同的角度，以适应多种飞行状况，获得更好的气动效益。图片来源：Area-I Inc.
作为“展向自适应机翼”（SAW）项目的一部分，最近在加利福尼亚州的NASA阿姆斯特朗飞行研究中心举行了一系列飞行活动。该项目旨在验证使用尖端轻质材料实现飞行过程中机翼的外翼段和操纵面能够折叠到最佳角度。SAW属于“收敛航空解决方案（CAS）”计划的一部分，由NASA航空研究任务分部资助。 SAW是NASA阿姆斯特朗飞行试验中心、克利夫兰格伦研究中心、弗吉尼亚州兰利研究中心、圣路易斯和西雅图的波音研究与技术公司以及佐治亚州肯尼索的Area-I公司的合作项目，该项目的研究工作可能会为未来的亚音速和超音速飞机带来多种飞行效益。 飞行中折叠机翼的创意过去曾经被研究过，包括20世纪60年代的北美XB-70瓦尔基里高空高速战略轰炸机。然而，由于依赖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项目旨在通过使用新型轻质形状记忆合金实现飞行中机翼折叠，大幅提高气动效率。这种材料被用于驱动器中，从而在飞机结构的运动部件上发挥重要作用。在形状记忆合金的驱动下，机翼的外翼段能够在飞行中不依靠重型液压系统产生折叠。采用这种新技术的驱动系统比传统液压驱动系统重量减少高达80％。最近在阿姆斯特朗进行的一系列飞行试验，实现了飞行过程中机翼在0-70度之间的上下折叠，成功地演示了该形状记忆合金的应用。 SAW联合团队首席研究员Othmane Benafan表示：“过去我们曾希望看到这样的结果：1、飞行中机翼可以移动；2、我们可以控制机翼变形到任何位置，从而获得气动效益；3、可以使用形状记忆合金技术达到这种预期的变形效果。折叠机翼在过去就已经实现，但是我们想要证明使用形状记忆合金技术实现机翼折叠的可行性，因为这项技术使结构更紧凑，重量更轻，并且可以被安装在飞机上任何合适的位置。 在商业客机等亚音速飞机上，折叠机翼的潜在气动收益包括提高飞机可控性，这将降低飞机对尾舵等较重结构的依赖性，从而提高飞机燃油效率，以及未来长翼展飞机在机场的滑跑能力。此外，飞行员可以通过折叠机翼来使飞机适应飞行中遇到的任何特殊情况，例如阵风等。 图：“展向自适应机翼概念”旨在通过机翼的外翼段根据不同的飞行条件自适应折叠，从而提高飞机性能。NASA的工程师认为这会提高飞机横向稳定性并减少阻力。图片来源：NASA
然而，飞行中折叠机翼的最重要潜在效益体现在超声速飞机中。SAW首席研究员Matt Moholt说：“在超声速飞行中将翼尖向下折叠具有很多好处，如减少阻力，这会提高超声速飞行的效率，经过此次尝试，我们或许能够将机翼折叠技术应用到下一代的超声速飞机中，当飞机从亚声速过渡到超声速的过程中，折叠机翼不仅可以减少阻力，还能提高飞机性能，是形状记忆合金使这一切变得可能。” 该形状记忆合金由温度触发，通过其热记忆功能在管状物中产生变形从而起到致动器的作用。在被加热时，合金将在管中产生扭转运动，这最终导致了机翼的外部的上下移动。研发出原始合金材料的NASA格伦研究中心与波音公司密切合作，以便能够将形状记忆合金用于机翼变形驱动器中。 波音研究与技术部的研究人员Jim Mabe说：“与以前的各种材料相比，NASA和波音合作研发的这种新合金性能优越，从初始测试到飞行试验，其性能一直非常稳定。” 为了对该技术完成试验验证，NASA与Area-I展开合作，使用原型技术评估研究飞机（PTERA）作为远程控制飞行试验平台。PTERA由Area-I设计和制造，他们还参与了由形状记忆合金驱动的机翼折叠机构的设计和集成工作。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负责试飞时的飞行操作，确保NASA和波音公司的研究人员能够在飞行过程中专注于自己的研究工作。 Area-I首席执行官Nicholas Alley博士表示：“研发无人机的目的就是让它扮演飞行实验室的角色，在这一系列飞行活动中，PTERA被用来完成SAW项目试验。在飞行过程中，外侧机翼壁板的主动驱动变形是一个历史性的事件，这一切在罗杰斯干湖（Rogers Dry Lake）发生会显得更加特别，因为那里见证了很多航空历史。” 图：NASA使用被称为原型技术评估研究飞机（PTERA）的远程飞行试验平台来测试形状记忆合金。PTERA由Area-I 图：NASA使用被称为原型技术评估研究飞机（PTERA）的远程飞行试验平台来测试形状记忆合金。PTERA由Area-I设计和制造，可以重构以适应各种飞行试验。图片来源：NASA/Ken Ulbrich |
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