世界各地的航空航天工程师一直在寻找制造飞机更轻,更省油的新方法。空气弹性翅膀可能是答案。

传统上,在柔性翼上使用副翼,前缘襟翼和其他可移动表面来提供操纵和控制。

慕尼黑工业大学(TUM)飞机设计研究所制造工程研究助理Julius Bartasevicius一直在研究这一技术,他说:“空气弹性机翼的复合材料层是为特定的载荷量身定制的。”“(我们开发了)分成多个部分的机翼。

Bartasevicius解释说:“在每个单独的部分,上篮都是使用算法自动生成的。”“这种算法[确保]纤维排列恰当地处理机翼承受的载荷或重新分配它们。

“重新分配负载的示例可能是用于缓解阵风负荷的机翼的弯曲和扭曲耦合,”Bartasevicius添加。“通过使用这两个机制(用于负载和装载的设计设计,负载缓解)机翼叠层可以优化超过传统翅膀。因此,他们变得更轻。“

Bartasevicius和他的同事正在与德国航天中心的工程师一起开发轻量级翅膀,这也非常稳定。它们具有广泛的翼展,较少的空气阻力和更好的能效。

建造空气弹性翅膀的挑战是称为“颤动”的空气动力学现象。空气动力学阻力和风阵风导致翼振不断增加,类似于风中的旗帜。

扑腾导致材料疲劳,甚至可以撕掉机翼。虽然每个翼都开始以一定的速度颤动,但较短的翅膀具有更高的结构刚性并因此具有更高的稳定性。制作有更宽的翼跨度并且仍然正如稳定增加更多的重量。

“颤振是两种效应的耦合:非定常空气动力学和结构动力学,”Bartasevicius指出。“为了减少颤振,两种效果都可以使用。

“结构可以使静物或肿块可以调整,”Bartasevicius索赔。“从另一侧看着它,不稳定的空气动力学可以通过与不稳定的空气动力学的另一个来源进行影响,即舷外襟翼振动(或高频驱动)。”

该工程师最近进行了测试飞行以研究概念,并检查如何优化升力行为。它是欧洲项目的一部分,称为Flexop(无颤动飞行信封扩展,用于经济性能改进),专注于创造新的方式来控制控制和打火机翼。

超高效的扑翼是由玻璃纤维制成的。发生颤动时,将最外侧的襟翼部署,用作阻尼器。

Bartasevicius说:“主动颤振控制仍然需要进行研究,以正确理解颤振机翼的不稳定空气动力学背后的力学原理。”此外,襟翼的高频驱动也很重要,控制回路(传感器、控制计算机和驱动器)也很重要。”