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美帝正在研发晶格积木连续变形式机翼

这则消息发布于1天前的《智能材料与结构》上,由MIT和NASA联合研发出了可变形的机翼结构,这项研究被称为MADCAT(任务自适应数字复合航空结构技术)项目 - 由NASA艾姆斯研究中心的科学家进行。论文声称采用了超材料技术。即采用轻量级的晶格框架,麻省理工学院位与原子研究中心的研究生本杰明·杰耐特说:“新型结构和传统机翼有同样的硬度,但密度不到它的千分之一”,这种结构能够根据空气动力自动改变形状。

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这是现实版的变形金刚啊!

美帝正在研发晶格积木连续变形式机翼

传统的飞行控制通过机翼上的襟翼在飞机起飞和降落时抬起或落下来实现,这种方式自莱特兄弟后就一直没有改变过,在飞行的不同阶段,理想的机翼参数各不相同,当然无法让固定形状的机翼去满足适应所有的飞行条件,只能通过局部升降来进行调节。这也是目前为止传统的解决方案。

美帝正在研发晶格积木连续变形式机翼

在论文中,研究团队解释了他们是如何重新设计机翼的。这种机翼的新结构是轻量级的晶格框架,由成千上万个重复的、类似火柴棍的小三角形支柱组成,表面覆盖看一层轻薄聚合物。这种所谓的“超材料”是中空的,不到橡胶密度的千分之一,所以它非常轻。而且,精心定位的支柱允许机翼根据空气动力加载条件的变化自动改变形状。这两个因素都能让飞机更加节能。

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该团队设想了一个整体形状可以变形和适应的机翼,成为任何情况下最有效的形状。当然,这种机翼需要高度灵活,但也要对空气动力学需求做出快速反应。此外,它必须易于维护和修理。

解决方案是由碳纤维复合材料制成的超轻型机翼。注塑成型用于创建晶格结构,NASA将其称为“块”,以交叉的模块化方式组合。“这种模式的变化创造了一种可以精确弯曲和适应的结构,”该机构解释说。“集成到机翼中的计算机使用算法来帮助它在飞行中变形并扭转成最有效的形状。”

机翼运行成功的关键是MADCAT的处理如何运作。传统的计算机系统将具有集中的处理点,其将接收信息然后发出指令。然而,这将导致不可接受的滞后,更不用说需要一个功能强大的处理器。相反,MADCAT使用整个机翼中集成的较小的分布式处理。每个机翼都与传感器编织在一起,在机翼周围的机翼表面上,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,每个传感器获取其信息并将其与其周围的信息组合。

美帝正在研发晶格积木连续变形式机翼

每个节点不是原始数据,而是将其推论和结论添加到传递的内容中。“换句话说,”NASA解释说,“传感器不只是传递记录值 - 他们说这些值实际意味着什么,并且可以实时报告和解释气流模式,相应地调整飞机机翼的结构。”

出乎意料的是,虽然机翼可能很复杂,但实际上修理将比传统飞机更直接。各个块占据一个称为体素或体积元素(Volume Pixel)的空间,它们都是相同的。这意味着更少的独特件,使更换更容易。

美帝正在研发晶格积木连续变形式机翼

用这样的超轻结构和材料实现任何条件下的自适应变形,从而得到一个几乎是理想的飞行器外形,这当然是设计者的最高梦境。

如果是真的,而且这项技术可以走出试验室,那真是一个航空界的福音。

为什么这样的革命消息还是来自于美国,而不是我大中华!

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