從根本改變飛機設計, 新飛機機翼可以像鳥一樣變動

原文 : https://edition.cnn.com/style/article/nasa-mit-airplane-wing/index.html

傳統的飛機機翼很堅固, 厚實且粗壯. 但一個由美國國家航空暨太空總署 (NASA) 所帶領的研究團隊, 創造出可以在飛行時改變形狀的柔軟彈性機翼.

根據報告的作者 NASA 研究工程師尼克.克拉默 (Nick Cramer) 所述, 新型機翼有 14 英尺或是 4 米寬, 由數千個組件組合起來, 功能類似鳥的翅膀.

他在電話中接受訪問 "有點像是禿鷹在翱翔時會把關節鎖住, 然後調整翅膀形狀到最佳合適翱翔, 當牠要採取更為主動的飛行動作就會把關節解開. 我們現在在做的就是類似的事情."

根據本周發表於期刊 "智能材料及結構 (Smart Materials and Structures)" 一篇論文的共同作者研究人員的說法, 這不僅是新型機翼, 功能還會讓它與眾不同.

這個團隊的專家來至於 NASA 和麻省理工學院, 他們表示這項設計未來在飛機製造以及維護上, 可以明顯呈現出效率.

來至美國國家航空航天局埃姆斯研究中心 (NASA Ames Research Center) 的研究科學家肯尼斯.張 (Kenneth Cheung) 舉了波音 787 夢幻客機當例子, 這架飛機的機體由很大的組件建造而成, 因此需要更大的模具和烤箱來製造機體, 而且還要被送至更大的工廠來組裝. 空中巴士 A380 也是類似的情況.

"為了製造出這些特別的新設計, 企業需要額外投入大量成本在基礎設施上," 張在電話中接受訪問表示 "所以目前從事就是想要減少這些開支, 可以使用目前相同的材料, 不需要重新建構所有基礎設施之下, 獲得相同的性能效果."

每個元件由強化聚醚醯亞胺纖維注射到 3D 模具所製成, 再把這些元件裝配在一起成為新型機翼, 而組裝工作之後會由機器人來執行.

張表示 "傳統上你必須擁有一個比要製造的東西更大的工廠, 這裡可以讓你準確預測這些元件最後組出來的形狀, 你只要計算需要多少個元件,"

超輕量的模組結構也可以輕易的打包運送, 這可以運用在另一項非常適合的用途上 -- 運送到太空.

"從發射進入軌道, 到組裝成為大型空間結構, 這一切都會變得很順利" 克拉默表示 "所以我們正積極研究這項非常吸引人的運用 -- 在太空中由機器人組裝格子狀結構"

這個概念會讓成本變得更便宜, 更有彈性的飛機可能會吸引商業航空業者, 只要在機場附近就可以發現有許多問題需要去解決.

一個關鍵問題是如何把材料整合至現有系統中, 可能會需要全部重新改變傳統設計飛機的方法. 這需要時間, 研究, 當然還有金錢.

"如果你想要推動傳統航空產業製造過程, 你必須要有個很好的理由" 克拉默表示 "所以你的效果必須很明顯足以證明. 不是只有可行性, 還有銷售財務方面."

張表示, 如果這項技術最後推向商業飛機, 不僅是改變製造流程, 還會改變飛機維修方式.

他表示 "你可以在製造系統時製造出更多模組, 有更多模組越是可能用更有效率的方式更換零件, 進而保持飛機可以服務的時間, 即使是要更換飛機上每個元件. 這種情況就可能發生在船隻上,"

"這項專案的重點是, 我們證明模組化是目前建構這些材料的最佳方式."