萊昂納多公司啟動(dòng)了支線飛機(jī)變形機(jī)翼項(xiàng)目計(jì)劃

據(jù)cleansky網(wǎng)站刊文，在支線航空中，飛機(jī)通常要在恒定的巡航高度進(jìn)行短途飛行，機(jī)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(shí)現(xiàn)爬升和下降，而爬升和下降占用了飛行的大部分時(shí)間，加之支線飛機(jī)每天要進(jìn)行多次上升/下降循環(huán)，因此機(jī)翼必須堅(jiān)固耐用，并以完美的可靠性保持運(yùn)行。在自然界，鳥類可以不費(fèi)吹灰之力就能做到這一點(diǎn)，但在更為機(jī)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(jī)變形機(jī)翼”項(xiàng)目為這種新型機(jī)翼的研制打開了大門，其基本原理是，通過調(diào)整機(jī)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(jī)翼的氣動(dòng)性能。目前，正在考慮引進(jìn)先進(jìn)的前緣變形設(shè)備，同時(shí)結(jié)合變形后緣，通過使用兩個(gè)或三個(gè)鉸鏈，使機(jī)翼更像鳥的翅膀，可連續(xù)旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)，更自由地改變機(jī)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?yàn)橹Ь€航空運(yùn)輸預(yù)計(jì)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(jī)的市場需求，大大增加了全球航空排放負(fù)擔(dān)。

“支線飛機(jī)變形機(jī)翼”項(xiàng)目計(jì)劃將變形機(jī)翼設(shè)計(jì)成“自適應(yīng)”機(jī)翼，這意味著機(jī)翼能夠在飛行中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)“變形”，無需在機(jī)翼舵面設(shè)置槽或臺(tái)階，使用控制系統(tǒng)，無需飛行員直接干預(yù)，將對(duì)空氣動(dòng)力阻力的可能影響降到最低。

目前，該項(xiàng)目已進(jìn)入與翼尖、機(jī)翼前緣和后緣相關(guān)的變形概念的高級(jí)設(shè)計(jì)階段。氣動(dòng)性能已根據(jù)要求進(jìn)行了評(píng)估和初步評(píng)估。變形元件、結(jié)構(gòu)和最終機(jī)械設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也基本完成，即將啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)全尺寸機(jī)翼模型制造階段，隨后進(jìn)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(hù)相關(guān)的所有方面。這些結(jié)構(gòu)地面測試正在進(jìn)行中。

關(guān)于變形機(jī)翼的氣動(dòng)方面，計(jì)劃使用配有主動(dòng)變形裝置的大尺寸柔性機(jī)翼模型進(jìn)行高速和低速風(fēng)洞試驗(yàn)，目的是在模擬飛行條件的地面測試中驗(yàn)證氣動(dòng)性能改進(jìn)和變形元件在氣動(dòng)載荷下的功能。

“潔凈天空”“支線飛機(jī)變形機(jī)翼”風(fēng)洞試驗(yàn)項(xiàng)目計(jì)劃在兩年內(nèi)展開，將分幾個(gè)階段進(jìn)行。

第一階段將側(cè)重于與起降條件相關(guān)的低速飛機(jī)性能評(píng)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(dòng)態(tài)陣風(fēng)條件，展示陣風(fēng)減載能力。“潔凈天空”支線飛機(jī)項(xiàng)目專家Ruud Den Boer還明確指出，除了變形能力外，變形機(jī)翼的一個(gè)關(guān)鍵方面是載荷控制和減載。因?yàn)樵跈C(jī)翼翼盒的設(shè)計(jì)中，陣風(fēng)載荷對(duì)機(jī)翼的設(shè)計(jì)施加了限制。當(dāng)有效減輕載荷時(shí)，可以降低設(shè)計(jì)約束并減輕機(jī)翼的重量。因此，本項(xiàng)目將采用新的外翼翼盒設(shè)計(jì)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(píng)估高速柔性機(jī)翼，研究變形裝置的氣動(dòng)性能和減載能力。大比例機(jī)翼模型將使部分再現(xiàn)變形零件的真實(shí)內(nèi)部機(jī)構(gòu)成為可能，從而有助于在真實(shí)氣動(dòng)載荷下對(duì)這些可移動(dòng)裝置的功能進(jìn)行驗(yàn)證，完成先前全尺寸機(jī)械測試結(jié)果。

所有這些實(shí)驗(yàn)步驟都是為最后的驗(yàn)證步驟做準(zhǔn)備，與結(jié)構(gòu)主動(dòng)減載系統(tǒng)相連的主動(dòng)翼尖變形裝置將安裝在現(xiàn)有飛機(jī)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(jī)進(jìn)入一個(gè)真實(shí)的環(huán)境，以證明其功能和減少機(jī)翼載荷的能力，并檢查飛機(jī)性能和操縱質(zhì)量。早期結(jié)構(gòu)和風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果將為最后進(jìn)行的飛行測試提供有利條件。最后的步驟將有可能實(shí)現(xiàn)在項(xiàng)目開始時(shí)確定并計(jì)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(shí)現(xiàn)更輕飛機(jī)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(xiàng)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(hù)、雷擊保護(hù)和鳥撞保護(hù)等。機(jī)翼變形后緣和小翼也有助于整體堅(jiān)固性和飛行安全。“潔凈天空”支線飛機(jī)變形機(jī)翼項(xiàng)目帶來了一種新的綜合設(shè)計(jì)方法，最終將有利于歐洲在航空領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。