變形的翅膀!MIT 和 NASA 聯手研發適用無人機的可變形機翼

作者 | 發布日期 2016 年 11 月 08 日 8:02 | 分類 尖端科技 , 航太科技
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如果說幫助牛頓打開科學大門的是一顆蘋果的話,飛機之父「萊特兄弟」Wilbur Wright 和 Orville Wright 要感謝的就是天上飛來飛去的鳥兒了──當初,他們就是因為每天觀察天上的飛鳥如何靠著自己的翅膀保持平衡,才獲得了製造飛機的靈感。



1903 年,發明界的雙子星聯手打造了聞名世界的「Flyer1」。從此以後,飛機的機翼都是採取透過機械控制結構達到控制空氣流動的設計方法,如此一來,機翼就不具備平滑的空氣動力表面;另外,機械結構非常沉重並佔據了很大的空間。人們雖然也想讓飛機的機翼像鳥類的翅膀一樣靈活地擺動,但其中的挑戰實在太過艱鉅。

對此,來自麻省理工學院的研究者們指出,業界的傳統做法是在機翼內使用機械控制裝置,進而讓機翼具備變形的功能。但遺憾的是,機械控制裝置的使用往往會讓機翼的重量變得過大,這樣就抵消了它在空氣動力方面產生的效率優勢。此外,這種方法會讓機翼的構造變得更加複雜,如此一來,飛行的可靠性和安全係數都會降低。

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日前,MIT 與 NASA 的科學家們合作研發了一款由增強碳纖維塑料組成、能夠彎曲的可變形機翼,它可以大大地提高飛機飛行的效率,並且減輕機械機構的重量,使之符合空氣動力學原理。除此之外,這個新型機翼會簡化生產製造的過程,並且透過提高機翼的空氣學動力,大大降低燃油消耗。研發團隊的成員自信地表示,它將會成為未來的主流機翼設計。

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這種新的變形機翼由被稱為「數位化材料」的輕質結構片組成。這些輕質結構可以運動,並且具備空氣動力學屬性。所以,即便這個機翼是一塊整合的整體,但是科學家們還是可以透過對小結構件的再組合達到整體的變形。

具體而言,科學家可以使用小型驅動電機,在機翼的翼尖施加一個扭轉壓力,如此一來,機翼沿翼展方向就會產生一致的變形。除此之外,研究團隊還指出:「我們的風洞實驗證明,這種新型機翼在氣動性能上至少能夠與常規機翼媲美,但重量只相當於常規機翼的十分之一。」

目前,研究團隊正致力於將這種機翼技術率先使用在無人機的製造上。除此之外,這種材料也可以用於機器人元件以及高樓、橋樑等建築結構的製造。

(本文由 雷鋒網 授權轉載;圖片來源:MIT

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