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变形机翼技术离现实应用还有很长的距离

发布日期:2017-02-06  来源:航空工业信息网我要投稿我要评论

美国《航空周刊》网站2016年1月8日刊文称,2016年1月4日-8日,一年一度的AIAA科技大会在美国加州圣地亚哥如期举行,关于变形飞机技术的议题再次成为会议讨论的热点之一。

目前,根据环境变化改变飞机形状的技术概念和设想早已通过了可行性验证,但是经过几十年的研究,变形飞机技术仍然没有进入工程发展或者产品研制阶段。在2016AIAA科技大会上,与会者再次重申了变形机翼技术的潜在收益,认为该技术能够使单一飞机具备完成不同任务的能力,但同时,专家们也强调了该技术的复杂性和风险问题,认为变形机翼技术距离走向现实应用还有很长的路要走。

众所周知,变形飞机可以在飞行中的不同阶段改变机翼形状,例如低阻巡航机翼可以在起降阶段展开缝翼和襟翼以提高低速高升力特性。变形意味着使目前仅能执行单一任务的飞行器通过主动调整外形达到较大的性能改变,从而可以执行多种不同的任务。就像反潜无人机可以采用一种构型执行待机侦察任务,又可变成另一种构型执行俯冲攻击任务。 

过去几十年间已经开展了若干变形机翼演示验证项目。1985-1988年,美国空军和NASA联合开展了F-111任务自适应机翼(MAW)演示验证。MAW将可变掠角和无缝变弯度技术进行结合以维持不同速度下的气动效率。1994-2001年,美国DARPA开展的智能机翼(Smart Wing)项目对一个无尾飞翼布局无人作战飞机的柔性后缘控制面进行了风洞测试。2003-2007年,DARPA的变形飞机结构(MAS)项目对可改变飞机机翼掠角、弦长和面积的无人机方案进行了验证试飞。

变形机翼技术离现实应用还有很长的距离

1985-1988年,美国空军和NASA联合开展了F-111任务自适应机翼(MAW)飞行演示验证

上述项目向人们展示了在飞行中进行大的性能变化是可行的。然而,这些项目并没有做出引人注目的变形案例,没有吸引客户进一步投资、推动该技术走向系统开发阶段,而摆在人们面前更多的却是关于优化、集成、取证、可靠性、维护性等其他的需要解决的负面问题。

如今,变形飞机技术再次回到人们的视野可能有以下三点原因。一是它能够给予无人机设计师更大的设计自由度以消除取证要求的限制;第二是商用飞机增加效率、减少排放的驱动;第三则是柔性结构技术的进步推动了简便、稳健的变形装置的发展。

对于商用飞机设计师来说,下一步提高飞机气动效率意味着将采用更加细长、低阻的机翼,而机翼柔性的增加需要采用主动控制技术抑制颤振和减缓载荷,这就需要采用飞行中可变弯度的机翼后缘。此外,层流机翼也可进一步提高商用飞机的气动效率,而这需要采用无缝机翼前缘以保持层流状态。这些都对机翼变形提出了明确的需求。

2014-2015年,美国柔性变形系统公司(FlexSys)开发的“主动柔性后缘襟翼(ACTE)”由NASA和AFRL进行了一系列的地面和飞行测试。ACTE具有柔性的内部结构和无缝弹性蒙皮,使用传统的作动器即可实现变形。美国空军下一步计划在KC-135加油机上测试柔性襟翼调整片,如果顺利的话可进一步发展成产品。与此同时,柔性变形系统公司已经与航空伙伴公司合作探索该技术在变形翼梢方面的商业应用。

AFRL内部正在研究一种可同时偏转前后缘实现机翼在多种条件下优化的变弯度柔性技术。这种技术类似于F-111的任务自适应机翼,但是具有更简单的机构,即通过在柔性翼肋的某个位置和方向加力实现前后缘的同时变形。

除美国外,欧洲也在开展变形机翼技术的研究。欧洲的Change项目已经在无人机上测试了变形机翼前后缘,并且能够改变翼展。该项目的研究目标是获得一种可以在起降高升力阶段增加弯度、高速飞行状态减小翼展、空中待命阶段增加翼展并减小弯度的技术。

欧洲另一个早期变形机翼研究项目——巴西航空工业公司领导的Novemor项目,为一个未来喷气支线客机的概念方案设计了变弯度机翼。该机翼具有无缝、无铰接结构的前后缘。研究人员认为该技术可以用于对现役飞机的传统机翼进行改装以减小噪声和阻力。截至目前,该项目只进行了一个小型模型的风洞试验。

从目前的情况看,美欧都未停止对变形机翼技术的研究。虽然该技术的可行性早已得到验证,应用前景异常广阔,但是要真正走向现实还有很长的路要走。

 
本文链接:https://www.81uav.cn/uav-news/201702/06/22658.html
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