几十年来,飞机机翼的组装方式都是一样的。但是,麻省理工学院(MIT)和美国国家航空航天局(NASA)的工程师们已经开发出了一种灵活的航空结构,它由数百个微小的、相同的碎片使用复合晶格基细胞材料制成。

这种轻型机翼由成千上万个小的中空三角形组成,这些三角形由火柴棍大小的支柱组成。这些组件通过螺栓连接在一起,形成一个开放的格子框架,上面覆盖着一层薄薄的聚合物材料。

一个活跃的翼形变形设计使其能够在飞行中改变形状。随着常规翼的,而不是要求单独的可移动表面,例如副翼,以控制辊和俯仰,使得新的装配系统使得可以使整个翼或其部分变形。“NASA AMES研究中心的研究工程师索赔,该结果是更轻的螺型,从而更轻,更能升高,比由金属或复合材料制成的传统设计,”NASA AMES研究中心的研究工程师,他在该项目上工作。“因为该结构主要由空空间组成,所以它形成了一种机械超材料,其结合了橡胶状聚合物的结构刚度和气凝胶的极亮度和低密度。

“飞行的每阶段,如起飞和着陆,巡航和机动,具有自己的不同的最佳翼参数,因此传统的机翼必须为任何一个没有优化的折衷,从而牺牲效率,因此牺牲效率“添加爬行员。“不断变形的机翼可以为每个阶段提供更好的最佳配置的更好近似。”

据克莱默说,这将可能包括发动机和电缆,以产生所需的力量,以使机翼变形。然而,他和他的同事们更进一步,设计了一个系统,可以通过改变形状来自动响应空气动力负载条件的变化。

克拉默说:“我们能够通过在不同攻角下匹配形状和载荷来提高效率。”“我们做出了你主动会做的完全相同的行为,但我们是被动的。

克莱默解释说:“这是通过精心设计具有不同弹性或刚度的杆的相对位置来实现的。”“机翼,或机翼的部分,在特定的压力下会以特定的方式弯曲。”

一个机翼的测试版本是由麻省理工学院的研究生团队手工组装的。然而,这种重复的过程被设计成易于由一群小型装配机器人完成。注塑零件是由聚乙烯制成的。

“所得格子的密度为5.6千克/立方米,”克莱默说。“通过比较,橡胶的密度为每立方米约1,500千克。它们具有相同的僵硬,但我们的密度小于大约千分之一。

克莱默指出:“因为机翼或其他结构的总体配置是由微小的亚单元组成的,所以形状真的不重要。”“你可以做出任何你想要的几何形状。

“事实上,大多数飞机都是相同的形状——本质上是一个带翼的管状结构——这是因为价格昂贵,”Cramer说。“它并不总是最有效的形状。但是,在设计、工具和生产过程上的大量投资,使长期建立的配置更容易保持。

“研究表明,对于许多航空航天应用,综合体和机翼结构可能更有效,”加入克拉姆。“通过该系统,可以轻松构建,测试,修改和重新测试的[飞机]。

“相同的系统可以用于制造其他结构,例如风力涡轮机叶片,”克拉默说。“现场组装的能力可以避免运输更长的刀片的问题。正在开发类似的组件来构建空间结构,最终可能对桥梁和其他高性能结构有用。“