製造飛機機翼的新方法
麻省理工學院和美國宇航局已經聯合建造並測試了一種全新的飛機機翼，它由數百個相同的小塊組裝而成。研究人員說，這種機翼可以改變形狀來控制飛機的飛行，並能顯著提高飛機的生產，飛行和維護效率。
機翼結構的新方法可以為未來飛機的設計和製造提供更大的靈活性。新的機翼設計已在美國宇航局風洞中進行了測試。《智能材料與結構》雜誌的發表了這份報告，作者包括加州美國宇航局的研究工程師Nicholas Cramer，麻省理工學院校友Kenneth Cheung 博士，麻省理工學院原子中心的研究生Benjamin Jenett和其他八個人。
不像傳統的機翼那樣需要單獨的可移動表面（如副翼）來控制平面的滾動和俯仰，新的裝配系統可以通過結合剛性和柔性的混合使整個機翼或其部分變形成為可能。用作為框架的類似聚合物材料的薄層覆蓋，然後用螺栓連接在一起，形成開放的輕質網格框架的微組件。
研究人員說，這種新型機翼比傳統設計更輕，因此更節能，無論是金屬還是複合材料。因為包括數千個火柴狀支柱的數千個微小三角形的結構形成空的空間，這是一種機械“超材料”，它結合了橡膠狀聚合物的結構剛度和氣凝膠的極度輕盈和低密度。
Jenett解釋說，對於飛行起飛和著陸的每個階段，巡航，機動等等，每個階段都有自己的，不同的最佳機翼參數集，因此傳統的機翼必然是一種妥協，因而犧牲了效率。不斷變形的機翼可以為每個階段提供更好的近似最佳配置。
機翼在NASA風洞中進行測試
儘管可以採用電機和電纜來產生使機翼變形所需的力，但該探究團經採取了更進一步的步驟，他們設計了一個系統，通過改變其形狀自動響應其空氣動力負載條件的變化，這是一種自動調整，被動機翼重構過程。
這一切都是通過仔細設計具有不同柔韌性或剛度的支柱的相對位置來實現的，使得機翼或其部分響應於特定類型的應力，用特定方式彎曲。
幾年前，Cheung等人展示了基本的基本原理，生產了一個長約一米的機翼，與典型的遙控模型飛機的尺寸相當。新版本的尺寸大約是實際單座飛機機翼的五倍，並且易於製造。
雖然這個版本是由研究生團隊手工組裝的，但重複過程的設計很容易通過一小群簡單的自動裝配機器人完成。 Jenett說，機器人裝配系統的設計和測試是即將發表的論文主題。
出於測試目的，這個初始機翼是手工組裝的
Jenett說，上一個機翼的各個部件都是用水刀系統切割的，製作每個部件需要幾分鐘。新系統採用複合三維模具中的聚乙烯樹脂注塑成型，每個部件基本上是一個由每個邊緣的火柴桿尺寸支柱組成的空心立方體。生產僅需17秒。
由此產生的晶格密度為每立方米5.6千克。作為比較，橡膠的密度為約1500千克/立方米。 Jenett說：：“它們具有相同的剛度，但我們的密度要少千分之一。”
因為機翼或其他結構的整體結構是由微小的子單元構成的，所以形狀是什麼並不重要。
Jenett說：“你可以製作任何你想要的幾何體。大多數飛機形狀相同，基本上是翅膀形狀。這種形狀並不總是最有效的。”
研究表明，對於許多應用來說，集成的車身和機翼結構可以更加高效。通過這個系統，可以輕鬆地構建，測試，修改和重新測試。
新型機翼概念飛機
波音公司Aurora Flight Sciences的結構研究員Daniel Campbell說：“這項研究顯示了降低成本和提高大型，輕質，堅硬結構性能的前景。最有希望的近期應用是飛艇和天基結構的結構應用，例如天線。”
Jenett說，新機翼在美國宇航蘭利研究中心的高速風洞中表現比預期的要好。
Jenett說，同樣的系統也可用於製造其他結構，包括風力渦輪機的翼狀葉片，其中現場組裝的能力可以避免運輸更長葉片的問題。 正在開發類似的組件來構建空間結構，並最終可用於橋樑和其他高性能結構。
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