富莱克斯公司研究的弹性机翼在降低阻力、提高燃油效率和减少起飞降落时的噪音方面都有不俗表现。如果能经过更进一步的飞行测试,其应用前景将十分广阔。
从第一家喷气式飞机诞生至今,飞机机翼的变动很小。仅有的一些变动也局限于诸如飞机小翼的改进、小角度的改变以及碳复合材料这类轻量材料在飞机上的运用。
美国航空航天局已与美国空军研究实验室合作,进行一项更为雄心勃勃的项目。项目名为“自适应柔性后缘机翼(ACTE)”,旨在用灵活的翅膀取代传统的襟翼,在保持光滑表面的同时改变形状。在四月份完成的一次飞行测试中,新的翼瓣展现出其在减少噪音、减少重量和节省燃料方面的巨大潜力。上图节选自美国富莱克斯公司的视频,显示了新翼的运动范围。
由富莱克斯公司研发的这种弹性机翼,试图取代传统的襟翼。现在的后缘翼瓣在机翼上开了一个缺口,气流在这个缺口处不仅空气动力学效率低下,而且在飞机起飞和降落时产生大量噪音。此外,该部位的存在会增加机翼的重量,进而降低燃油效率。
将富莱克斯的弹性机翼应用于现有飞机可以降低3-4%的阻力。如果机翼与新的飞机设计契合良好,预计可以节省12%的燃料。同时,消除机翼和襟翼之间的缺口将降低起飞和降落时4-6分贝的噪音。
ACTE机翼采用FlexFoil薄片表面,可以不断地修改其外部形状,将现有的柔性航天材料拟合为无缝骨架。由于美国法律规定,富莱克斯公司不能公布材料的成分。富莱克斯公司创始人Sridhar Kota解释道,这种薄片的优势在于晶格应力分布于整个结构的能力。随着制动器的引入,机翼应该能够在空中飞行时改变其形状,同时像传统机翼设计一样符合航空动力学。
美国宇航局在2014年11月至2015年4月之间进行了一系列地采用改良机翼G-III的试飞。这些飞行试验研究了富莱克斯机翼在实际使用中,效率和噪声方面的表现。测试用飞机采用了随增量变化的方向翼瓣,测试结果表明配置角度为2-30度,但富莱克斯公司声称配置为9-40度都是可以实现的。到目前为止,尚未进行飞行中移动襟翼的测试。
美国空军研究实验室的项目负责人Pete Flick称:“测试过程中没有遇到任何重大的技术难题,新的翼瓣已经做好了大幅度提高空军和商业航空业功效的准备。”
将现有的飞机加装无间隙襟翼,将为其在未来的使用铺平道路。然而,在富莱克斯机翼投入广泛使用之前仍有很多问题需要解决,例如在飞行中能够微调的驱动器的测试尚未完成。虽然前景美好,这项新技术仍然需要更严格的测试,通过后才可以被广泛应用于商用飞机。