美國(guó)《航空周刊》網(wǎng)站2016年10月26日刊文稱，波音將在2019年服役的777X飛機(jī)上采用折疊翼梢。由于人們對(duì)減阻和節(jié)油的追求，飛機(jī)翼展將不斷增加，這種折疊機(jī)翼裝置或?qū)⒊蔀槲磥?lái)商用飛機(jī)的標(biāo)配。
為了獲得更佳的升力分布和巡航氣動(dòng)效率，波音777X的翼展較777增加了7.3米。考慮到777X與現(xiàn)有機(jī)場(chǎng)設(shè)施(滑行道、機(jī)庫(kù)等)的相容性，波音采用了折疊翼梢。與波音只是在地面進(jìn)行機(jī)翼折疊不同，NASA正在研究可在飛行中折疊的機(jī)翼對(duì)節(jié)油的好處。
NASA在新的收斂航空解決方案(CAS)計(jì)劃下開(kāi)展的展向自適應(yīng)機(jī)翼(SAW)概念研究將開(kāi)展飛行中折疊機(jī)翼概念的地面和飛行測(cè)試。目標(biāo)是驗(yàn)證是否可通過(guò)上下偏轉(zhuǎn)機(jī)翼部分外翼段的角度增加偏航穩(wěn)定性和控制力矩，以及減小方向舵尺寸、降低尾翼阻力。
除了提高亞聲速飛機(jī)效率外，飛行中折疊翼梢還可通過(guò)增加航向穩(wěn)定性和控制權(quán)限、產(chǎn)生機(jī)翼壓縮升力改善超聲速飛行的升阻特性。折疊翼梢在超聲速飛機(jī)上的應(yīng)用已于上世紀(jì)60年代在北美航空公司的XB-70“女武神”號(hào)超聲速轟炸機(jī)上得到驗(yàn)證。
NASA首席研究員馬特·莫霍特表示，SAW概念將采用形狀記憶合金(SMA)致動(dòng)器，關(guān)鍵是SMA致動(dòng)器能否以足夠緊湊的結(jié)構(gòu)裝在機(jī)翼較薄的外翼段內(nèi)部而不會(huì)增加阻力。相比傳統(tǒng)液壓作動(dòng)器，采用SMA致動(dòng)器避免了系統(tǒng)布置的復(fù)雜性、降低了重量。
SMA概念是通過(guò)上下偏轉(zhuǎn)部分外側(cè)機(jī)翼從而增加偏航穩(wěn)定性和控制力矩，同時(shí)使垂尾面積減小、阻力降低
NASA計(jì)劃在2017年春天，利用Area-I公司的PTERA無(wú)人研究平臺(tái)進(jìn)行SAW概念的小比例飛行試驗(yàn)。PTERA無(wú)人機(jī)翼展4.47米，兩側(cè)機(jī)翼外側(cè)各有一段0.381米長(zhǎng)的翼段通過(guò)鉸鏈與主翼相連，可偏轉(zhuǎn)75度。分析表明，該裝置偏轉(zhuǎn)可提供接近40%的偏航控制力矩。
莫霍特表示，PTERA無(wú)人研究平臺(tái)并不是專門為SAW概念研制，因此40%的偏航控制力矩并不是最優(yōu)值。基本型PTERA采用平直機(jī)翼，而SAW概念需要足夠的后掠角來(lái)布置折疊翼梢以使翼梢離飛機(jī)重心有足夠的距離，從而產(chǎn)生足夠的偏航控制力臂。所以NASA將對(duì)PTERA無(wú)人研究平臺(tái)的發(fā)動(dòng)機(jī)外側(cè)機(jī)翼進(jìn)行改造，使其后掠角達(dá)到20度。莫霍特表示，如果全新設(shè)計(jì)的機(jī)翼采用30度后掠角，折疊翼梢則可提供50%的偏航力矩。
在對(duì)PTERA平臺(tái)機(jī)翼進(jìn)行改裝的同時(shí)，SAW項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)計(jì)劃開(kāi)展全尺寸的SAW機(jī)翼結(jié)構(gòu)地面試驗(yàn)，為飛行驗(yàn)證鋪平道路。但是目前并沒(méi)有明確的目標(biāo)機(jī)型。
PTERA無(wú)人研究平臺(tái)將對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)外側(cè)的一段平直機(jī)翼改裝為20度角后掠機(jī)翼，折疊段長(zhǎng)度0.381米
折疊段的長(zhǎng)度選擇需要進(jìn)行權(quán)衡。主要考慮因素包括折疊段太長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致彎矩較大，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更復(fù)雜，升力損失較大，但偏航控制能力更強(qiáng)。莫霍特表示，如果機(jī)翼設(shè)計(jì)的接近橢圓載荷分布，折疊外翼段減少的升力不會(huì)太大，但帶來(lái)的偏航控制能力增強(qiáng)是巨大的。后期，研究人員將根據(jù)不同的飛行條件(起飛、爬升、巡航等)研究合適的偏轉(zhuǎn)角度。
對(duì)于超聲速飛機(jī)來(lái)說(shuō)，需要權(quán)衡的考慮因素較少。因?yàn)槌曀亠w行時(shí)容易產(chǎn)生航向不穩(wěn)定，因此需要較大的垂尾。XB-70的折疊翼梢長(zhǎng)度達(dá)6.096米，偏轉(zhuǎn)角度從25到65度。偏轉(zhuǎn)后帶來(lái)了航向控制能力和壓縮升力的同時(shí)增加。
莫霍特表示，NASA格林研究中心研制的SMA“帶寬較窄，需要冷卻足夠長(zhǎng)的時(shí)間才能恢復(fù)到原始狀態(tài)”。NASA沒(méi)有透露SMA的研制細(xì)節(jié)，只是表示波音研究和技術(shù)中心參與了研制。
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