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研究學者開發會「變形」的飛機機翼

用小單元「骨架」組成的新種機翼可以視狀況自動變成最有效率的狀態。

Andy Yang
2019 年 4 月 2 日, 傍晚 09:02
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如果你常坐飛機靠窗的位置的話,可能會發現在起飛、降落時,機翼上會「伸」出許多額外的小翼片來。這些名為「襟翼」的結構,主要是在低速飛行時增加翼面積和氣流下壓的角度,協助以較大的阻力換取更高的升力。等到飛行飛到高空時則會將它們收進機翼中,讓機翼維持高速飛行時的高效率狀態。

然而,不僅是這些小翼代表著額外的載重,支撐並驅動它們的機構也是不小的額外重量,而機翼本身又因為這些額外的重量,而須要更厚重的骨架,又再讓機翼更厚重了。NASA 和 MIT 合作的研究,就是希望能打破這點,打造出直接「變形」的機翼,省下這一大堆結構的重量。



在投稿至《Smart Materials and Structures》期刊的論文當中,研究團隊描述了一種極輕量、由數一千計的小「骨架」單元所組成的翼面,像是用火柴棒組成的圖形一樣,上面覆蓋著一層具有伸縮性的聚合物薄膜。因為骨架是中空的,因此整體的密度可以降的非常低,而且只要微微改骨架單元間的角度,就能改變機翼的形狀,乃至於其氣動特性。這使得飛機的機翼重量有望大幅降低。

自然,這樣的概念不會是現在才有人想到,但靠著近期的材料與生產技術突破,科學家得以將每個小元件生產所需的時間,由數分鐘降至 17 秒,而且科學家們希望其規則、重複性高的結構,能讓機器自動組裝成為可能,大幅降低機翼的生產難度。

當然,一但機翼不再須要靠傳統方式生產後,接下來的問題,就是飛機是否還有必要保留傳統的「一根圓柱、兩支翅膀」的構型了。如果能讓機翼與機身合而為一的話,或許可以帶來更高的內容量呢?不過,現在想這些都還太遠了,想要採用這樣技術的飛機出現在天空中,恐怕不是幾十年內可以發生的,畢竟在安全性等方面,還有待實證。相對的,反而是用在風車的旋翼上,讓其更有效地利用風力,是更有可能先出現的應用呢。