據(jù)cleansky網(wǎng)站刊文，在支線航空中，飛機通常要在恒定的巡航高度進行短途飛行，機翼需要在副翼、襟翼、擾流器和其他控制舵面的輔助下改變形狀，以實現(xiàn)爬升和下降，而爬升和下降占用了飛行的大部分時間，加之支線飛機每天要進行多次上升/下降循環(huán)，因此機翼必須堅固耐用，并以完美的可靠性保持運行。在自然界，鳥類可以不費吹灰之力就能做到這一點，但在更為機械化的航空領(lǐng)域，技術(shù)需要探索，迎頭趕上。
由萊昂納多公司牽頭開展的“潔凈天空”“支線飛機變形機翼”項目為這種新型機翼的研制打開了大門，其基本原理是，通過調(diào)整機翼的形狀和弧度，以適應(yīng)相應(yīng)飛行階段所需的配置，特別是在飛行的上升和下降階段，優(yōu)化機翼的氣動性能。目前，正在考慮引進先進的前緣變形設(shè)備，同時結(jié)合變形后緣，通過使用兩個或三個鉸鏈，使機翼更像鳥的翅膀，可連續(xù)旋轉(zhuǎn)或移動，更自由地改變機翼形狀。
變形翼可以帶來與ACARE目標(biāo)一致的顯著節(jié)能和環(huán)境效益，這在支線航空(占總商業(yè)航空的40%)中很重要，因為支線航空運輸預(yù)計將以年均6%的速度增長三倍(而商業(yè)航空的增長率為5%)，這將產(chǎn)生約9000架新支線飛機的市場需求，大大增加了全球航空排放負(fù)擔(dān)。
“支線飛機變形機翼”項目計劃將變形機翼設(shè)計成“自適應(yīng)”機翼，這意味著機翼能夠在飛行中實現(xiàn)自動“變形”，無需在機翼舵面設(shè)置槽或臺階，使用控制系統(tǒng)，無需飛行員直接干預(yù)，將對空氣動力阻力的可能影響降到最低。
目前，該項目已進入與翼尖、機翼前緣和后緣相關(guān)的變形概念的高級設(shè)計階段。氣動性能已根據(jù)要求進行了評估和初步評估。變形元件、結(jié)構(gòu)和最終機械設(shè)計已經(jīng)完成，驅(qū)動和控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計也基本完成，即將啟動實驗技術(shù)全尺寸機翼模型制造階段，隨后進入地面測試，以檢查與制造、結(jié)構(gòu)組件、變形裝置功能、內(nèi)部安裝、可接近性和維護相關(guān)的所有方面。這些結(jié)構(gòu)地面測試正在進行中。
關(guān)于變形機翼的氣動方面，計劃使用配有主動變形裝置的大尺寸柔性機翼模型進行高速和低速風(fēng)洞試驗，目的是在模擬飛行條件的地面測試中驗證氣動性能改進和變形元件在氣動載荷下的功能。
“潔凈天空”“支線飛機變形機翼”風(fēng)洞試驗項目計劃在兩年內(nèi)展開，將分幾個階段進行。
第一階段將側(cè)重于與起降條件相關(guān)的低速飛機性能評估。第二階段將著重于陣風(fēng)影響衰減系統(tǒng)。將在風(fēng)洞中模擬動態(tài)陣風(fēng)條件，展示陣風(fēng)減載能力。“潔凈天空”支線飛機項目專家Ruud Den Boer還明確指出，除了變形能力外，變形機翼的一個關(guān)鍵方面是載荷控制和減載。因為在機翼翼盒的設(shè)計中，陣風(fēng)載荷對機翼的設(shè)計施加了限制。當(dāng)有效減輕載荷時，可以降低設(shè)計約束并減輕機翼的重量。因此，本項目將采用新的外翼翼盒設(shè)計和更的低結(jié)構(gòu)重量，從而降低重復(fù)性和非重復(fù)性制造成本。
第三階段將使用1:3比例模型評估高速柔性機翼，研究變形裝置的氣動性能和減載能力。大比例機翼模型將使部分再現(xiàn)變形零件的真實內(nèi)部機構(gòu)成為可能，從而有助于在真實氣動載荷下對這些可移動裝置的功能進行驗證，完成先前全尺寸機械測試結(jié)果。
所有這些實驗步驟都是為最后的驗證步驟做準(zhǔn)備，與結(jié)構(gòu)主動減載系統(tǒng)相連的主動翼尖變形裝置將安裝在現(xiàn)有飛機上，并做相應(yīng)修改。飛行測試是必不可少的關(guān)鍵步驟，使飛機進入一個真實的環(huán)境，以證明其功能和減少機翼載荷的能力，并檢查飛機性能和操縱質(zhì)量。早期結(jié)構(gòu)和風(fēng)洞試驗結(jié)果將為最后進行的飛行測試提供有利條件。最后的步驟將有可能實現(xiàn)在項目開始時確定并計劃于2022年完成的技術(shù)成熟目標(biāo)(TRL 6)。
除了減阻和降油耗的效率效益外，變形裝置還有可能減輕結(jié)構(gòu)重量。這當(dāng)然有助于實現(xiàn)更輕飛機的研制，更符合ACARE的目標(biāo)。涉及特定變形概念的環(huán)保方面，例如前緣，在項目中發(fā)揮著基礎(chǔ)性作用，還將適當(dāng)考慮除冰系統(tǒng)的集成、侵蝕保護、雷擊保護和鳥撞保護等。機翼變形后緣和小翼也有助于整體堅固性和飛行安全。“潔凈天空”支線飛機變形機翼項目帶來了一種新的綜合設(shè)計方法，最終將有利于歐洲在航空領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。
下載文檔
