在美国加州阿姆斯特朗飞行研究中心,一系列飞行试验标志着航空材料领域的重大突破。这些试验属于“展向自适应机翼”(SAW)项目,旨在验证利用轻质材料在飞行中折叠机翼外段及控制面至最佳角度的可行性。该项目由NASA 阿姆斯特朗、格伦、兰利研究中心,波音研究技术部门以及佐治亚州肯尼索的 Area-I 公司联合推进,未来有望为亚音速和超音速飞行器带来多重飞行优势。
过往的机翼折叠技术多依赖传统的电机和液压系统,往往导致设备笨重,增加飞机负担。NASA 指出,SAW 项目通过内置于执行器的形状记忆合金,实现了机翼外段在飞行中的灵活折叠。近期在阿姆斯特朗中心进行的系列测试成功展示了该材料的应用:机翼在飞行中实现了0 至 70 度的上下折叠。
SAW 项目联合首席研究员 Othmane Benafan 表示:“过去曾有过机翼折叠的尝试,但我们旨在证明利用形状记忆合金技术的可行性。该技术结构紧凑、重量极轻,且可灵活部署于飞机的便捷位置。”对于亚音速飞行器,机翼折叠可提升操控性,从而减少对尾舵等重型部件的依赖。
然而,该技术最显著的应用前景在于超音速飞行。SAW 项目首席研究员 Matt Moholt 指出:“在超音速飞行中,将翼尖向下折叠以‘骑乘’激波,能显著降低阻力,提升飞行效率。利用形状记忆合金,我们有望让下一代超音速飞行器在从亚音速过渡到超音速时,不仅降低阻力,还能大幅提升性能。”
形状记忆合金通过温度触发工作,利用管内的热记忆效应驱动执行器。加热时,合金产生扭转运动,推动机翼外段上下移动。测试中,NASA 委托 Area-I 公司操作其远程控制的原型技术评估研究机(PTERA)。该飞机在“跑道”状航线中飞行,机载控制器通过加热和冷却 SAW 执行器,在3 分钟内完成机翼面板从 0 度到 70 度的折叠动作。前两次飞行测试翼尖向下折叠,后续测试则调整硬件实现了 70 度向上折叠。
后续 SAW 飞行试验将扩展系统功能,实现在单次飞行中完成机翼上下各 70 度的折叠,并计划在未来在 F-18 机翼上进行测试。虽然机翼折叠技术早在 20 世纪 60 年代就曾在北美 XB-70 女武神式轰炸机上进行过研究,但此次利用新型智能材料的验证,为航空结构创新开辟了全新路径。
对于中国航空制造业而言,形状记忆合金在机翼变形领域的成熟应用,提示了轻量化与智能化结构设计的巨大潜力,未来在可变后掠翼或高效超音速客机研发中,此类材料或将成为突破气动瓶颈的关键技术储备。
