NASA完成被動(dòng)氣動(dòng)彈性剪裁機(jī)翼第一階段載荷試驗(yàn)
據(jù)NASA網(wǎng)站2018年9月27日?qǐng)?bào)道,被動(dòng)氣動(dòng)彈性剪裁(PAT)機(jī)翼已在NASA阿姆斯特朗飛行研究中心完成了第一階段載荷試驗(yàn),使用專門設(shè)計(jì)的高展弦比、輕質(zhì)機(jī)翼試驗(yàn)?zāi)P停M(jìn)行了兩組結(jié)構(gòu)試驗(yàn),從而驗(yàn)證了新的機(jī)翼設(shè)計(jì)和制造方法。
NASA“先進(jìn)航空運(yùn)輸技術(shù)”計(jì)劃技術(shù)負(fù)責(zé)人、弗吉尼亞州NASA蘭利研究中心的凱倫·塔明格(Karen Taminger)解釋說(shuō),被動(dòng)氣動(dòng)彈性剪裁(PAT)機(jī)翼展長(zhǎng)更大、更薄,從而可以最大限度地提高結(jié)構(gòu)效率、減輕重量并提高燃油效率。塔明格說(shuō):“這是第一次制造具有如此復(fù)雜度的牽引式復(fù)合材料機(jī)翼。機(jī)翼展長(zhǎng)39英尺,試驗(yàn)?zāi)P偷某叽缡钦鎸?shí)機(jī)翼的27%,預(yù)計(jì)試驗(yàn)中翼尖將產(chǎn)生6到8英尺的位移或彎曲。由于阻力和重量的減少,機(jī)翼效率也將高于傳統(tǒng)機(jī)翼。”牽引轉(zhuǎn)向復(fù)合材料技術(shù)是一種碳纖維鋪設(shè)方式,可用于制造機(jī)翼蒙皮,通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)被動(dòng)地控制機(jī)翼顫振或振動(dòng)、減緩陣風(fēng)載荷的影響,提高乘客舒適度。
第一階段試驗(yàn)已于2018年9月17日在位于加利福尼亞州的阿姆斯特朗飛行研究中心結(jié)束,PAT機(jī)翼技術(shù)人員在試驗(yàn)?zāi)P椭邪惭b了11000個(gè)傳感器,阿姆斯特朗飛行負(fù)載實(shí)驗(yàn)室首席測(cè)試工程師拉里·哈德遜(Larry Hudson)稱其為“測(cè)試過(guò)的儀器化程度最高的機(jī)翼”。此次試驗(yàn),解決了試驗(yàn)夾具、方法和儀器等多方面的難題。
工作人員正在進(jìn)行被動(dòng)氣動(dòng)彈性剪裁機(jī)翼試驗(yàn)準(zhǔn)備工作。
按照塔明格所說(shuō),因?yàn)榘惭b了大量的傳感器,模型具有很強(qiáng)的試驗(yàn)?zāi)芰Γ兄隍?yàn)證結(jié)構(gòu)具有以往不具備的性能。傳感器的種類很多,包括傳統(tǒng)的應(yīng)變儀、光纖傳感器和數(shù)字圖像相關(guān)傳感器,以測(cè)量沿整個(gè)機(jī)翼表面的應(yīng)變。
塔明格說(shuō):“實(shí)驗(yàn)室中重新制造的機(jī)翼,想要保證能在空中完成飛行,是一個(gè)真正的挑戰(zhàn)。飛行結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),必須能夠承受如此大的翼尖偏轉(zhuǎn),載荷系統(tǒng)的細(xì)微差別使得這項(xiàng)試驗(yàn)更具吸引力和挑戰(zhàn)性。”
PAT機(jī)翼于4月首次到達(dá),實(shí)驗(yàn)室工作人員于7月完成了對(duì)結(jié)構(gòu)的地面振動(dòng)測(cè)試。載荷測(cè)試于9月開(kāi)始,第二階段將于10月開(kāi)始。載荷實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了一個(gè)特殊的試驗(yàn)夾具,以及一系列翼下驅(qū)動(dòng)器、液壓驅(qū)動(dòng)器和電纜,以便模擬機(jī)翼上的分布式空氣壓力載荷。
工作人員正在檢查被動(dòng)氣動(dòng)彈性剪裁(PAT)機(jī)翼試驗(yàn)夾具的接線。
PAT機(jī)翼在加利福尼亞州NASA阿姆斯特朗飛行研究中心飛行載荷實(shí)驗(yàn)室的夾具上進(jìn)行試驗(yàn)。
為了開(kāi)展PAT機(jī)翼的試驗(yàn),校準(zhǔn)研究機(jī)翼(CREW Wing)已經(jīng)通過(guò)了測(cè)試,對(duì)硬件和程序都經(jīng)過(guò)了驗(yàn)證。CREW機(jī)翼來(lái)自MQ-9,類似于NASA以前在阿姆斯特朗飛行的遙控飛機(jī)伊卡納(Ikhana)。CREW機(jī)翼由亞利桑那州戴維斯·蒙森空軍基地提供。兩個(gè)機(jī)翼具有相同的儀器布局,并收集了類似的數(shù)據(jù)。試驗(yàn)中兩個(gè)機(jī)翼的最大區(qū)別在于載荷系統(tǒng)中的試驗(yàn)架構(gòu),該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)修改以處理PAT機(jī)翼上預(yù)期會(huì)產(chǎn)生的更大翼尖彎曲。
完成試驗(yàn)后的下一步是將實(shí)際結(jié)果與預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較,并根據(jù)對(duì)比分析結(jié)果為商用飛機(jī)完成全尺寸機(jī)翼設(shè)計(jì)。塔明格說(shuō):“完成試驗(yàn)后,我們將獲得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)與基線飛機(jī)進(jìn)行比較,包括結(jié)構(gòu)的重量和剛度。根據(jù)此次試驗(yàn)的結(jié)果,我們將對(duì)其進(jìn)行改進(jìn),并進(jìn)一步優(yōu)化下一代機(jī)翼的結(jié)構(gòu)。為了更貼近工程實(shí)際,我們有意進(jìn)行全面的飛機(jī)設(shè)計(jì)研究,考慮阻力、重量以及整機(jī)效率,以便綜合評(píng)估該技術(shù)可以帶來(lái)的效益。”
該項(xiàng)目由NASA航空研究任務(wù)理事會(huì)的“先進(jìn)航空運(yùn)輸技術(shù)(AATT)”計(jì)劃資助。AATT的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)輕質(zhì)機(jī)翼,其效率是當(dāng)前商用和軍用飛機(jī)傳統(tǒng)機(jī)翼的兩倍。試驗(yàn)機(jī)翼由位于俄亥俄州代頓的極光飛行科學(xué)公司開(kāi)發(fā),并在該公司位于密西西比州哥倫布的制造工廠制造。
(航空工業(yè)發(fā)展研究中心 宋剛)
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