AIAA學會自適應結構技術委員會（致力于使飛行器能夠適應不斷變化的環境條件和任務）總結了2018年全球航空航天自適應結構技術進展。2018年，活性材料和結構成為全球的研究熱點，形狀記憶材料技術逐步成熟。

關于活性材料研發，哈爾濱工業大學在1月份首次展示了一種新的形狀記憶聚合物，通過增材制造，可以得到在交變磁場的遠程作用下表現出自展開行為的零部件。

在美國陸軍資助下，亞利桑那州立大學的研究人員今年推進了新型力敏感單元（力敏團，mechanophore）材料的研發，這些材料在機械載荷下可改變顏色，從而對復合材料進行損傷監測。今年年初，該團隊使用力敏團材料對復合材料樣品進行了疲勞載荷下的損傷監測演示，試驗表明，該力敏團材料能夠達到預期的結構損傷監測效果。

在美國海軍資助下，中佛羅里達大學的研究人員提出了一種使用機電耦合材料消除結構共振的方法。2018年底，研究團隊在葉盤結構上對該方法進行了試驗驗證。該方法通過有效減少多種振動模式中的有害振動，減少與葉片高周疲勞和故障失效相關的維護、修理和大修成本。

美國空軍研究人員開發了一種液晶彈性體材料，在一定條件下，該材料可以從平面狀態變形產生三維形貌。研究團隊使用高保真度模型對產生有利表面拓撲特征的復雜材料平面圖進行仿真，并且在3月份完成了實際壓力載荷下的風洞試驗。該材料可用于制造渦流發生器和分布式粗糙元件，從而能夠在一系列飛行條件下減小阻力并增加穩定性和可控性。

使用活性材料，特別是固態、堅硬、高度緊湊型的形狀記憶合金（SMA）組件，改進傳統風洞試驗方法，也是2018年的研究重點。傳統風洞試驗需要更換多個固定零部件，但遠程控制的風洞模型可使用移動、可控結構取代這些幾乎剛性的零部件，從而提高試驗效率和數據質量，并降低風洞試驗的成本。2018年，由波音公司、歐洲跨音速風洞、美國宇航局（NASA）蘭利研究中心和德國的Deharde Maschinenbau公司（創立于1909年的航空航天高精度零件供應商）組成的團隊研發了多種基于SMA的遙控組件，并在低溫高速風洞中對其進行測試，該測試將持續到2019年。  

SMA填充機翼前緣縫道,改善氣流降低噪聲

2018年，NASA與德州農工大學組成的研究團隊開展了通過形狀記憶合金降低亞音速和超音速飛機舵面噪聲的研究。對于傳統的飛機而言，在低速飛行階段，控制面會帶來大量噪聲，該團隊研發了一種基于形狀記憶合金的自適應結構，用于改善控制面周圍的氣流。雙方共同研制了“縫道填充材料”形狀記憶合金，對傳統縫翼進行重新設計，并完成了流體-結構全耦合分析計算，如下圖所示。該形狀記憶合金可填充前緣縫翼后的空隙，從而減少局部湍流和輻射噪聲，同時，還能根據需要產生變形從而確保縫翼能夠完全收起。

該團隊還與布里斯托爾大學合作，在2018年3月至4月首次展示了復合材料和形狀記憶合金在解決飛機噪聲問題上的可行性。

關于超聲速飛行，NASA和洛克希德·馬丁公司共同研發的安靜超聲速技術驗證機X-59 QueSST可以降低在特定大氣條件下超聲速飛行時地面接收到的噪聲。在NASA的支持下，2018年6月，德州農工大學和猶他州的研究人員研究發現，由于不同地區大氣條件的變化，音爆強度也會有所差別，一天內不同時間段、不同地區音爆強度的變化超過10分貝。2019年，研究團隊將開發具體的變形概念，可在不考慮條件影響的同時降低音爆。同樣是在2018年6月，NASA和波音公司分別開展獨立試驗，證明了大型變形結構的可實現性，試驗中，大型形狀記憶合金驅動器的扭矩能夠達到564牛米（N·m），可以在實際飛行載荷下驅動F/A-18大黃蜂的全尺寸翼段。按計劃，2018年底將研制一臺更大的形狀記憶合金驅動器，其驅動力矩將達到2260牛米。

來源：航空工業發展中心 

作者：宋剛