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[美国《航空周刊与航天技术》2006年11月27日刊报道]最近,美国柔性系统有限公司(FlexSysInc)在美空军研究实验室(AFRL)赞助下研制的自适应柔性变形机翼(adaptivecompliantwing),在美国缩比复合材料有限公司(Scaled CompositesLLC)的救世主(WhiteKnight)飞机上进行了系列试飞验证。
柔性系统公司研制的这种机翼采用层流翼型,被竖直地安装在救世主机腹中央的支架上,收集了在2.5英尺(7620米)和4万英尺(12192米)高度飞行时的数据。试飞总共进行了7次,计20飞行小时。试验机翼的展长为50英寸(1.27米),弦长30英寸(0.76米),整个翼面光滑无缝,但后缘的弯曲度可自适应改变,即采用了柔性后缘襟翼。该襟翼可上下各偏转10度,最大偏转速率可达30度/秒,沿翼展方向的扭转可达每英尺(30.5厘米)1度,在试飞中验证了有效实现突风减载(阵风缓和)的能力。
柔性系统公司的这种自适应柔性后缘襟翼是针对像诺斯罗普·格鲁门公司的RQ-4全球鹰(GlobalHawk)之类的高空长航时飞机应用设计的。由于可在飞行中连续改变机翼的弯度,该襟翼可提高机翼的升阻比,使某些飞机的航程增大5%~15%。柔性系统公司的总裁兼创建者斯里哈·科塔(SridharKota)表示,如果采用三维变形设计,则效益会更可观。他说,目前的这个设计是二维变形的(只有弯、扭),如果进一步使沿翼展方向的几何参数可变,那么整个机翼的气动载荷分布将更接近椭圆形,从而降低阻力和翼根的弯矩,在提高升阻比的同时,可以减轻机翼结构重量、延长机翼寿命和控制机翼展向流动以改善滚转速率。
通过机翼前缘和后缘的微小变形,可以显著地改善机翼效率。如果使这种变形随着飞行条件地变化自动进行,那么将为飞机带来显著的航程增加、燃油节省和机动性提升。能够连续改变外形的光滑翼型可以在飞机飞行速度和迎角发生变化时,优化飞机的性能。传统的机翼几何参数固定,只针对某些特定使用条件(这些使用条件的集合称为设计点)优化,在非设计点处的性能不够好。为进行补偿,设计者们往往在传统机翼的前、后缘都加上可活动的控制面,但这些控制面偏转时与机翼固定部分的表面不能保持光滑和/或连续,会导致阻力增加。在航宇系统、生物医学装置和微小型机械机构领域,柔性系统公司是设计和制造分布式柔性变形(distributedcompliance)材料和结构的先驱者,它开发了无缝偏转机构设计概念,可实现精确、可重复的变形。该公司的技术可使直升机的旋翼桨叶和固定翼飞机的翼型在一秒钟内变形数次,其变形机翼与传统的变弯度机翼相比,结构更轻,部件更少而性能更好。但按科塔的说法,这种变形机翼需要复杂的计算机算法来实现,该公司对于具体实现细节严格保密,只表示在机翼或旋翼桨叶内部只需要很少的作动器,这些作动器对复杂的格栅结构施加大小精确的力,后者再使弹性表面产生变形。 | |
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