NASA利用記憶合金打造新型可摺疊機翼並成功試飛

原標題：NASA利用記憶合金打造新型可摺疊機翼並成功試飛

近期，NASA在位於加利福尼亞州的阿姆斯特朗飛行研究中心試驗一項新的飛行技術，允許飛機在空中摺疊機翼，用不同的角度飛行。

「展向自適應機翼」項目

新的飛行技術屬於「展向自適應機翼」（SAW）項目的一部分。該項目由阿姆斯特朗飛行研究中心、NASA的克利夫蘭格倫研究中心（GRC）、弗吉尼亞州的蘭利研究中心、波音公司研究與技術部、Area-I公司聯合研發，利用一種先進的輕型材料，摺疊飛機機翼的外部和控制面，以形成飛行最佳角度，有益於對未來的亞聲速和超聲速飛機。

技術創新

飛行中摺疊機翼是曾研究過的一項創新技術，包括使用XB-70「女武神」（Valkyrie）轟炸機進行研究。然而因依賴於笨重的常規電機和液壓系統，摺疊機翼技術的工程應用一直面臨諸多問題。

SAW項目計劃使用一種名為「形狀記憶合金」的創新型輕量級材料，進行機翼摺疊以獲取廣泛的飛行氣動效益。這種材料內置在飛機的促動器上，對飛機上的移動部件起著至關重要的作用，它能夠在飛行中摺疊飛機機翼外部組件，且不需要重型液壓系統提供壓力。使用這種新型技術的驅動系統可能比傳統系統輕80%。形狀記憶合金由溫度觸發，利用複合管內的熱記憶來移動並作為一個制動器工作。加熱後，合金會在管子中進行扭轉運動，最終使機翼的外部向上或向下移動。NASA的格倫研究中心開發了初始的合金材料，並與波音公司密切合作，使合金能用于飛行過程。

技術優勢

對商用客機這樣的亞聲速飛機而言，摺疊機翼的優勢是增強其可控性，取代較為繁重的飛機部件（包括尾舵）提高飛機的燃油效率，且有助於增加未來長翼飛機在機場滑行的能力。此外，飛行員可以利用許多不同的飛行條件（如陣風），通過摺疊機翼應對飛行中的特殊情況；對超聲速飛機而言，摺疊機翼的優點更為突出。在超聲速飛行中，機翼翼尖朝下能夠有效減小阻力提高飛行效率。該成果可應用於下一代超聲速飛機。

試驗情況

在阿姆斯特朗飛行研究中心進行的一系列飛行試驗成功驗證了這種材料的應用情況。在飛行中，機翼可在0~70°範圍內摺疊。SAW項目的共同首席調查員奧斯曼·貝納芬表示，摺疊機翼不是一種新興的技術，但是研究人員想要證明形狀記憶合金技術的可行性，這種合金材料比較緊湊、質量輕，可以安裝在飛機上較為方便的位置。

為了測試這項技術，NASA與Area-I公司協同操作「原型技術-評估研究飛機」（PTERA）作為遙控飛行試驗台。PTERA是由Area-I公司設計和建造的，該公司還參與了形狀記憶合金驅動的機翼摺疊機制的設計和集成。這種小型無人機安裝大量的飛行記錄儀器，非常適用於收集試驗數據，同時有能力完成新型摺疊機翼的測試任務。Area-I的工作人員在測試中進行飛行操作，使NASA和波音公司在飛行過程中專註於研究。Area-I公司的首席執行官尼古拉斯·艾力表示，PTERA的研發初衷是使其充當飛行實驗室的角色，它在一系列的試飛中完成了SAW試驗。舷外翼板在飛行中的主動驅動是一個歷史性事件。

SAW試驗為期兩天，包括系統安全性飛行試驗。PTERA從愛德華茲空軍基地的羅傑斯干湖起飛，機翼水平，呈0°角。試驗台實在一個大型「跑道」上起飛的，這個「跑道」提供了長距離飛行足夠進行SAW研究的必要演習。過程中，機載控制器加熱或冷卻SAW促動器，使機翼面板在0-70°之間變化。在前兩次試飛中，機翼只能向下摺疊，隨後幾次試飛中，工作人員需要重新整理硬體，使其能夠向上摺疊至70°角，飛機機翼每次摺疊都在三分鐘內完成。

後續的SAW試飛計劃於2018年夏季進行，NASA將擴展SAW系統的功能，使其在一次飛行中既能向上摺疊又能向下摺疊。2018年的試飛還將在格倫研究中心進行，研究人員正在PTERA上努力擴展這種技術。

來源：美國《航天日報》/圖片來自互聯網

中國國防科技信息中心 張珂

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