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美国马里兰大学设计鱼骨仿生结构变弯度机翼

2020-3-30 12:44| 发布者: 潜艇4809| 查看: 1275| 评论: 0|来自: 中国航空报

摘要:   Aerospace America网站介绍了马里兰大学设计的一种鱼骨仿生结构可变弯度机翼,该机翼由鱼骨状内部骨架和柔性蒙皮构成。
  近期,Aerospace America网站介绍了马里兰大学设计的一种鱼骨仿生结构可变弯度机翼,该机翼由鱼骨状内部骨架和柔性蒙皮构成,可实现连续光滑变形。
  该鱼骨仿生结构最早由本杰明·伍兹在马里兰大学读博士时提出,距今已接近10年。伍兹基于鱼骨仿生结构设计了一种“鱼骨主动变弯结构”(Fish Bone Active Camber,FishBAC)。伍兹的博士生导师,如今马里兰大学航空航天工程系主任诺曼·韦利曾提出该结构在飞机上应用的前景,他认为该仿生结构可实现机翼弯度变化,不需要整流罩即可获得所需的机翼表面形状。韦利团队利用3D打印方法将FishBAC骨架、蒙皮内部的蜂窝状子结构、抗撕裂层和蒙皮表面整体打印出来。3D打印一方面解决了复杂结构制造困难的问题,另一方面还可以将模型制作得很小,该鱼骨仿生结构变弯度机翼,从翼根到翼尖只有42厘米,但是结构细节却非常完整。微型尺寸降低了成本和打印时间。
  研究团队对3D打印原理样机进行了风洞试验,试验中风速达到每秒24米,原理样机实现了预期的变形,同时结构没有发生颤振,试验证明了将鱼骨仿生结构用于变弯度机翼的可行性。
  传统飞机机翼弯度变化主要通过副翼和襟翼的收放来实现,这会带来两个问题:一是控制面与翼盒之间的缝隙会增加阻力,二是这些控制面都是刚性的,机翼弯度不能实现连续精确变化。而鱼骨仿生结构变形机翼与传统机翼相比,具有如下优点:一是提高飞机控制系统权限。由FishBAC鱼骨仿生结构制造的机翼,90%的结构可变形,为飞机控制系统提供了更多权限。对于小展弦比机翼,优势更加明显。二是改善飞机气动性能。变形过程中,机翼表面光滑连续,减少气流中断,从而获得更高的气动效率。
  当前,FishBAC通过转动与一系列肌腱相连接的转轴来改变翼型弯度,未来,研究团队还希望尝试推杆制动方式。今后,这种机翼模型完成所有地面试验之后,将率先在小型无人飞机上进行飞行试验。(宋刚)

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