變形機翼
發明飛機的靈感源於人們對鳥兒飛行的認識，然而飛機的機翼卻無法像鳥的翅膀那樣自由地伸展和舞動，所以也就不能像鳥一樣適應各種飛行狀態。不過，隨著技術的發展，像鳥翅膀一樣的變形機翼將很快面世。美國防部預先研究計劃局於兩年前啟動的“變形飛機結構”項目已獲得里程碑式的進展。
4月1日，權威媒體新華社來自華盛頓的報道稱，美國航天局領導的工程團隊開發出一種新型飛機機翼，它由大量三角形支架等部件拼裝而成，可像“真鳥翅膀”一樣根據飛行需要而變形。據報道，這種伸縮自如變化萬千的鳥翅膀機翼已完成風洞測試。不久的將來，我們將會看到帶有“真鳥翅膀”一樣柔軟變形機翼的飛機在空中翱翔。
近日發表在英國《智能材料與結構》雜誌上的研究論文介紹說，這種機翼由數千個三角形支架等部件拼合而成，在不同應力下，這些三角形支架機翼能夠以特定方式彎曲變形以應對不同飛行氣流。這種新型機翼開發大量運用到了鳥類仿生學科技。
變形機翼
科學家們發現，鳥的翅膀雖然沒有飛機的機翼那樣堅硬，但它們卻比飛機更能夠適應不同的天氣狀況，特別是惡劣的氣候條件，鳥的翅膀可以通過自由地伸展，巧妙地適應氣流的變化。在大自然的啟發下，美國航空航天局的科學家們研製出了能夠彎曲變形的機翼。這種飛機的設計思想是，飛機在高速飛行時讓飛機的變形機翼略微向後收攏，以減少飛行中所受的阻力，同時降低遭遇氣流時所帶來的震動；飛機減速時，機翼又可以自動向前伸展，以便有助於飛機更快更穩地降落。
其實，變形機翼結構並非新概念，最早的變形機翼可追溯到1916年的一項專利——可改變幾何形狀的機翼。首先是“調整機翼形狀”。現有的一些飛機具備調整機翼形狀的能力，如美國的F－14“雄貓”戰鬥機、V－22“魚鷹”傾轉旋翼機及F-117隱身戰鬥機等。這些飛機的機翼均為剛性結構，用大型樞軸裝置與機身連接。所謂“調整機翼形狀”，實際上就是將機翼的某一部分移動一定角度或位置，與真正的“變形機翼”概念不是一回事。其次是“主動氣動彈性機翼”(AAW)。美國航空航天局和空軍研究實驗室正在驗證主動氣動彈性機翼。其開發的“機翼翹面”控制系統類似，是採用副翼和前緣襟翼等傳統控制面從氣動上誘導輕質“柔性機翼”發生扭曲，以改善高性能軍用噴氣飛機的機動能力。
變形機翼
上述兩種機翼的變化都不是實質性的變化。真正的變形機翼概念是將新型智能材料、作動器、激勵器、傳感器無縫地綜合應用於飛行器的一種新的設計概念。變形機翼通過應用靈敏的傳感器和作動器，光滑而持續地改變機翼的形狀，對不斷改變的飛行條件做出響應，從而使飛機能像鳥一樣隨意地在空中進行盤旋、倒飛和側向滑行。
可要想讓剛性的機翼實現柔性、韌性極強的變形絕不是件容易的事情，美科學家們利用數萬個裝有高度敏感器的三角形支架，通過特殊的“搭積木”方式實現了變形的機翼，這些三角形支架在受到外界空氣壓力和刺激後能自動屈伸。研究人員說，飛機在起飛、降落、巡航和機動等階段，機翼形狀的最優參數各不相同，傳統飛機在不同階段會調節可活動的副翼，但無法完美滿足這些要求，而可連續變形的機翼通過億萬個高度敏感的“神經”源點感知來自大自然的絲毫風向，並實時調整可接近的最佳外形。從而從根本上改善飛機的巡航和衝刺能力，以及飛行機動能力。研究人員透露，這種機翼已在美國航天局蘭利研究中心的高速風洞中完成了測試，表現優異。
據介紹，這種新型機翼的部件每立方米重量只有5.6千克，比傳統機翼更輕、更節能，而且現在已經可以工業化大規模生產了。美國航天局工程團隊介紹說，每個基礎部件的製造時間只需17秒。當然，這種擁有靈活機翼的飛機真正量產上天，至少還要十年八年，甚至更長的時間。到那時，我們的飛機將變得更加智能、舒適和安全，像各種鳥一樣適應各種環境自由地飛翔。（水木清華/文）
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