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变形的翅膀:无人机的可变形机翼

如果说帮助牛顿打开科学大门的是一颗苹果的话,飞机之父“莱特兄弟”Wilbur Wright 和 Orville Wright 要感谢的就是天上飞来飞去的鸟儿了──当初,他们就是因为每天观察天上的飞鸟如何靠着自己的翅膀保持平衡,才获得了制造飞机的灵感。

1903 年,发明界的双子星联手打造了闻名世界的“Flyer1”。从此以后,飞机的机翼都是采取透过机械控制结构达到控制空气流动的设计方法,如此一来,机翼就不具备平滑的空气动力表面;另外,机械结构非常沉重并占据了很大的空间。人们虽然也想让飞机的机翼像鸟类的翅膀一样灵活地摆动,但其中的挑战实在太过艰钜。

对此,来自麻省理工学院的研究者们指出,业界的传统做法是在机翼内使用机械控制设备,进而让机翼具备变形的功能。但遗憾的是,机械控制设备的使用往往会让机翼的重量变得过大,这样就抵消了它在空气动力方面产生的效率优势。此外,这种方法会让机翼的构造变得更加复杂,如此一来,飞行的可靠性和安全系数都会降低。

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日前,MIT 与 NASA 的科学家们合作研发了一款由增强碳纤维塑料组成、能够弯曲的可变形机翼,它可以大大地提高飞机飞行的效率,并且减轻机械机构的重量,使之符合空气动力学原理。除此之外,这个新型机翼会简化生产制造的过程,并且透过提高机翼的空气学动力,大大降低燃油消耗。研发团队的成员自信地表示,它将会成为未来的主流机翼设计。

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这种新的变形机翼由被称为“数码化材料”的轻质结构片组成。这些轻质结构可以运动,并且具备空气动力学属性。所以,即便这个机翼是一块整合的整体,但是科学家们还是可以透过对小结构件的再组合达到整体的变形。

具体而言,科学家可以使用小型驱动电机,在机翼的翼尖施加一个扭转压力,如此一来,机翼沿翼展方向就会产生一致的变形。除此之外,研究团队还指出:“我们的风洞实验证明,这种新型机翼在气动性能上至少能够与常规机翼媲美,但重量只相当于常规机翼的十分之一。”

目前,研究团队正致力于将这种机翼技术率先使用在无人机的制造上。除此之外,这种材料也可以用于机器人元件以及高楼、桥梁等建筑结构的制造。(来源:搜狐)

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