在20世紀(jì)90年代，美國(guó)空軍（USAF）和NASA共同出資開(kāi)展先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)技術(shù)集成/F-111任務(wù)自適應(yīng)機(jī)翼（Mission Adaptive Wing，MAW）研究，該飛機(jī)取消了襟翼和縫隙設(shè)計(jì)。承包商波音公司設(shè)計(jì)了一型可變弧度的機(jī)翼，可以根據(jù)飛行條件和飛行員的輸入調(diào)整翼型，最大限度地提高氣動(dòng)效率。機(jī)翼內(nèi)置機(jī)械結(jié)構(gòu)可以改變機(jī)翼蒙皮形狀，在亞音速飛行狀態(tài)保持大弧度翼剖面，在跨音速飛行狀態(tài)保持超臨界翼剖面，在超聲速飛行狀態(tài)采用對(duì)稱(chēng)翼剖面。
盡管MAW項(xiàng)目為未來(lái)機(jī)翼系統(tǒng)取得了關(guān)鍵的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，可以在整個(gè)飛行包線(xiàn)內(nèi)保持最高氣動(dòng)效率。由于飛機(jī)結(jié)構(gòu)和作動(dòng)系統(tǒng)過(guò)于沉重和復(fù)雜，MAW項(xiàng)目成果始終沒(méi)有在飛行中得到驗(yàn)證。最新消息稱(chēng)，MAW項(xiàng)目中的技術(shù)成果和其他無(wú)縫機(jī)翼的研發(fā)成果將應(yīng)用于7月開(kāi)始進(jìn)行的飛行測(cè)試工作。測(cè)試地點(diǎn)為加利福尼亞州NASA阿姆斯特朗飛行研究中心。測(cè)試采用柔性機(jī)翼（FlexFoil），即無(wú)縫、幾何外形可變的后緣操縱面，代替標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)式連接的襟翼，該操縱面安裝在灣流III商務(wù)噴氣式客機(jī)上。
Flexsys設(shè)計(jì)的自適應(yīng)柔性后緣（Adaptive Compliant Trailing Edge，ACTE）長(zhǎng)度為14英尺（4.3米），這種設(shè)計(jì)既保證了翼梁的強(qiáng)度需求，又使機(jī)翼具有一定的柔性。創(chuàng)辦Flexsys公司的總裁兼首席執(zhí)行官、密歇根大學(xué)機(jī)械工程系教授Sridhar Kota解釋說(shuō)，ACTE采用一到兩個(gè)作動(dòng)器便可以使翼梁相對(duì)來(lái)流產(chǎn)生向上或向下的變形，按照需要改變機(jī)翼弧度。翼梁所選用的材料為標(biāo)準(zhǔn)航宇材料。
分布式柔性
FlexFoil ACTE系統(tǒng)得益于Kota稱(chēng)之為分布式柔性的設(shè)計(jì)成果，該設(shè)計(jì)是讓結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度上的每個(gè)單元都承受變形載荷，使機(jī)翼蒙皮一致受力彎曲，形成無(wú)縫的風(fēng)切入幾何結(jié)構(gòu)。不同于以往沉重、復(fù)雜的樣機(jī)，新型操縱面質(zhì)量輕、可靠性高、成本效益顯著，同時(shí)能夠?qū)崟r(shí)快速變形。兩個(gè)2英尺（0.6米）折式過(guò)渡蒙皮無(wú)縫遮蓋了彎曲翼梁末端和固定翼蒙皮之間的空間，不會(huì)產(chǎn)生附加阻力。
Kota稱(chēng)；“采用輕薄機(jī)翼設(shè)計(jì)可以減少12%的油耗，使燃油經(jīng)濟(jì)性提高4~5%”。在減少?gòu)U氣排放方面的效果與前兩者類(lèi)似。“此外，通過(guò)機(jī)改變翼型可以減少展向誘導(dǎo)阻力，還可以將應(yīng)力載荷轉(zhuǎn)移到強(qiáng)度更高的翼根。”
縫隙取消后，風(fēng)噪聲也相應(yīng)顯著減少。在降落時(shí)，常規(guī)襟翼的非連續(xù)蒙皮是40%飛機(jī)噪聲產(chǎn)生的來(lái)源。弗吉尼亞州蘭利研究中心環(huán)境負(fù)責(zé)航空項(xiàng)目的項(xiàng)目經(jīng)理Fayette S. Collier表示，NASA正在積極開(kāi)展減少機(jī)場(chǎng)附近噪聲的工作。Fayette S. Collier說(shuō)：“社區(qū)噪聲是新建、擴(kuò)建機(jī)場(chǎng)的最大障礙。這項(xiàng)新技術(shù)可以顯著減少2~4分貝的噪聲。”
有前途的創(chuàng)業(yè)公司 自從Kota在SBIR資助下于2001年成立公司以來(lái)，位于俄亥俄州的美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室（AFRL）就一直支持FlexFoil技術(shù)的開(kāi)發(fā)，提供了約2000萬(wàn)美元的資金。
AFRL項(xiàng)目經(jīng)理、一位有著30年飛行研究經(jīng)驗(yàn)的資深專(zhuān)家Pete Flick表示：“90年代中期開(kāi)展了大量關(guān)于變體飛機(jī)的研發(fā)工作，希望可以平滑地改變形狀以適應(yīng)飛行狀態(tài)，并且節(jié)約燃料。”
Pete Flick解釋說(shuō)，其中一些方法在機(jī)翼蒙皮下布置多作動(dòng)器機(jī)構(gòu)，還有一些其他方法試圖利用通電可變形的電活性材料。但這些方法只能做到高速率、小形變或低速率、大形變。
FlexFoil概念是采用簡(jiǎn)單的方式提供高速率、大形變，這就是外界認(rèn)為柔性機(jī)翼是眾多技術(shù)中最有前途的原因。柔性機(jī)翼是平滑、高效改變機(jī)翼弧度的方式。
據(jù)報(bào)道，ACTE能夠以50°/s的響應(yīng)速率從-9°偏轉(zhuǎn)至+40°，可以滿(mǎn)足實(shí)時(shí)陣風(fēng)載荷減緩的需求。該設(shè)備的扭轉(zhuǎn)變形可達(dá)1°/ft（0.3m）。此外，該新型結(jié)構(gòu)的額定載荷超過(guò)10000磅（4536公斤），具有2.4倍過(guò)載的安全系數(shù)，并已通過(guò)疲勞、溫度和耐化學(xué)性測(cè)試。
Kota表示，柔性后緣翼梁可以由標(biāo)準(zhǔn)的輕質(zhì)材料（鋁、鈦、纖維增強(qiáng)的聚合物復(fù)合材料）制成。不需要任何特殊材料。
諸多潛在的好處
Flick表示，自適應(yīng)柔性機(jī)翼可以提供需多潛在的好處，包括減少燃油消耗、簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、提供更好飛機(jī)操縱性能、針對(duì)變化的飛行狀態(tài)和任務(wù)而進(jìn)行的翼型實(shí)時(shí)優(yōu)化、以及陣風(fēng)載荷或機(jī)動(dòng)載荷減緩。Flick解釋說(shuō)：“客機(jī)和運(yùn)輸機(jī)針對(duì)巡航飛行狀態(tài)對(duì)機(jī)翼的幾何形狀進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化約束是一些理論上折中的飛行條件，因此固定翼型在大多數(shù)時(shí)間上都不是最優(yōu)的。采用了ACTE之后，可以根據(jù)在飛行包線(xiàn)中的所處位置無(wú)縫地改變翼型”
Flick說(shuō)：“在大機(jī)動(dòng)或強(qiáng)陣風(fēng)的工況下，機(jī)翼承受非常大的載荷，因此很難避免產(chǎn)生較大形變。FlexFoil系統(tǒng)可以快速響應(yīng)，通過(guò)產(chǎn)生微小形變來(lái)減輕氣動(dòng)載荷，在載荷建立起來(lái)之前就將其全部卸載掉，而不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。”
Kota表示：“很多舊的客機(jī)正準(zhǔn)備通過(guò)加裝翼梢小翼來(lái)提高升力，同時(shí)減少阻力和燃油消耗。但該方式的缺點(diǎn)是增加了結(jié)構(gòu)載荷，這就意味著需要加強(qiáng)機(jī)翼結(jié)構(gòu)。
因此，航空公司往往會(huì)因成本過(guò)于高而無(wú)法接受這種升級(jí)方式。改型后的高升力襟翼系統(tǒng)，如加裝FlexFoil子襟翼后緣機(jī)翼盒的福勒襟翼可以控制由小翼引起的載荷。
Kota說(shuō)：”許多客機(jī)，如MD-80、737或A320，可以通過(guò)使用FlexFoil機(jī)翼盒簡(jiǎn)單替換20%的襟翼翼弦而獲益?？勺冃魏缶壙梢詼p少飛行中由新增小翼引起的機(jī)翼扭矩和機(jī)翼翼根彎矩。安裝柔性機(jī)翼可以減少4%的油耗，這就意味著回收投資可能僅需要兩年半的時(shí)間。因此使用這兩項(xiàng)技術(shù)可以減少10%的油耗。
FlexFoil技術(shù)可以應(yīng)用在不同的領(lǐng)域。如用在客機(jī)、軍用運(yùn)輸機(jī)、加油機(jī)和高空飛行器（薄、高展弦比機(jī)翼）、直升機(jī)旋翼或其他飛行舵面的前緣和后緣。美國(guó)陸軍已經(jīng)在貝爾222A“噴氣突擊隊(duì)員”直升機(jī)、風(fēng)力發(fā)電渦輪機(jī)上對(duì)原型樣機(jī)進(jìn)行了測(cè)試。
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