麻省理工学院工程师展示了一种新型飞机翼

制造飞机翼的新方式可以实现自由派新的设计，例如这种概念，这可能对某些应用程序更有效。图像：Eli Gershenfeld，美国宇航局Ames研究中心

工程师团队已经建造并测试了一种彻底的新型飞机翼，从数百个微小的相同作品中组装。研究人员说，翼可以改变形状以控制飞机的飞行，可以在飞机生产，航班和维护效率方面提供显着提升。

翼展的新方法可以在未来飞机的设计和制造方面提供更大的灵活性。新的翼展在美国宇航局风隧道中进行了测试，并在智能材料和建筑中的一篇文章中进行了描述，由加利福尼亚州NASA AMES的研究工程师Nicholas Cramer合作; MIT校友Kenneth Cheung Sm '07 Phd'12，现在在美国宇航局艾米斯; Benjamin Jenett，MIT位于Bits和原子中心的研究生;和其他八个。

而不是要求诸如jilerons的单独的可移动表面来控制平面的卷和俯仰，作为常规翼，通过结合刚性和柔性的混合，可以使整个翼或其部分变形。其结构中的组成部分。然后将螺栓固定在一起以形成开放的轻质格子框架，然后用薄层与类似的聚合物材料作为框架覆盖。

在建筑下看到翼组件，组装来自数百个相同的亚基。机翼在美国宇航局风洞中进行了测试。图像：美国宇航局

结果是一种较轻的机翼，从而比研究人员所说的，比具有传统设计的能量更高，从而更能节能。因为包括数千个小三角形的火柴状支柱的结构主要由空的空间组成，所以它形成机械“超材料”，其结合了橡胶状聚合物的结构刚度和气凝胶的极亮度和低密度的结构刚度和低密度。

珍妮特解释说，对于飞行的每个阶段 - 起飞和着陆，巡航，机动等 - 每个都有自己，不同的最优翼参数，因此传统的机翼必然是任何折衷方文这些，因此牺牲效率。不断变形的机翼可以为每个阶段提供更好的近似近似。

虽然可以包括电动机和电缆来产生变形翼所需的力量，但该团队进一步迈出了这一步，并设计了一种通过转移其形状来自动响应其空气动力装载条件的变化的系统 - 一种自调整，被动翼重新配置过程。

“我们能够通过在不同的攻击角度与负载匹配的形状来获得效率，”纸张的领先作者克莱默说。“我们能够生成你会积极做的完全相同的行为，但我们被动地做了它。”

艺术家概念显示集成的翼型飞机，通过一组专门机器人组装的新施工方法实现，以橙色显示。图像：Eli Gershenfeld，美国宇航局Ames研究中心

这一切都是通过仔细设计支柱的相对位置具有不同量的柔韧性或刚度的仔细设计来实现，设计成使得其翼或其部分，以特定方式弯曲响应于特定类型的应力。

张某和其他人几年前展示了基本的基本原理，生产了一个长约米长的机翼，可与典型的遥控模型飞机的大小相媲美。新版本大约五次，大小与真正的单座飞机的机翼相当，可以易于制造。

虽然这一版本由研究生团队手工组装，但重复过程旨在通过一群小型，简单的自主装配机器人轻松实现。耶特说，机器人装配系统的设计和测试是即将到来的纸张的主题。

Jenett说，使用水射流系统切割前一翼的近前翼的近端部件，花了几分钟的时间。新系统使用复合3-D模具中的聚乙烯树脂注射成型，并产生每个部分 - 基本上是由每个边缘的匹配尺寸支撑的空心立方体 - 在仅17秒内，他说，这使它成为长期的方式更接近可扩展的生产水平。

“现在我们有一种制造方法，”他说。虽然有一个前期的工具投资，但一旦完成，“部分很便宜，”他说。“我们有盒子和盒子，都一样。”

他说，由此产​​生的格子，每立方米的密度为5.6千克。通过比较，橡胶的密度为每立方米约1,500千克。“他们具有相同的僵硬，但我们的密度小于大约千分之一，”珍妮说。

因为机翼或其他结构的整体配置是从小亚基建立的，所以它真的无关紧要。“你可以制作任何你想要的几何，”他说。“大多数飞机与形状相同的事实” - 基本上有翅膀的管 - “是因为费用。它并不总是最有效的形状。“但是，在设计，工具和生产过程中大规模投资使其更容易留在长期的配置中。

为了测试目的，这种初始翼手工组装，但未来的版本可以通过专门的微型机器人组装。图像：Kenny Cheung，Nasa Ames Research Center

研究表明，综合体和机翼结构对于许多应用来说，对于许多应用来说，综合体和机翼结构可能更有效，并且使用这种系统可以很容易地构建，测试，修改和重新测试。

“该研究表明，降低成本并提高大量轻，重量轻，结构僵硬的结构的承诺，”Aurora飞行科学的结构研究员Daniel Campbell说，这是一个没有参与这项研究的波音公司。“最有前途的近期应用是用于飞艇和基于空间的结构的结构应用，例如天线。”

珍妮特说，新翼设计在美国宇航局的高速风洞中，可以在美国宇航局的高速风洞中容纳。

jenett说，相同的系统也可用于制造其他结构，包括风力涡轮机的机翼叶片，其中现场组装的能力可以避免运输较长叶片的问题。正在开发类似的组件来构建空间结构，并且最终可能对桥梁和其他高性能结构有用。

该团队包括康奈尔大学的研究人员，加州大学伯克利位于北兰斯·科学研究中心，位于立陶宛的Kaunas理工大学，以及Califord领域的合格技术服务公司。美国宇航局ARMAD收敛航空解决方案（Madcat项目）的支持得到了支持，并为位和原子的麻省理工学院中心提供支持。

出版物：Nicholas B Cramer等，“通过可编程组装弹性结构的弹性形状，”智能材料和结构; 2019年; DOI：10.1088 / 1361-665x / AB0EA2