美國國家航空航天局（NASA）與波音公司近日在位于弗吉尼亞州的蘭利研究中心完成了一系列新型高展弦比機(jī)翼的風(fēng)洞測試，目標(biāo)是在提升大型客機(jī)燃油效率的同時，抑制長而細(xì)機(jī)翼在氣流中的劇烈振動和顛簸問題。這一項(xiàng)目屬于雙方聯(lián)合開展的“綜合自適應(yīng)機(jī)翼技術(shù)成熟計(jì)劃”（Integrated Adaptive Wing Technology Maturation），被視為未來干線客機(jī)機(jī)翼技術(shù)演進(jìn)的重要一步。

傳統(tǒng)客機(jī)如果將機(jī)翼設(shè)計(jì)得更長更薄，可以大幅降低氣動阻力、提升巡航效率，但隨之而來的是剛度下降、變形增大，機(jī)翼在陣風(fēng)和機(jī)動載荷下更容易產(chǎn)生大幅振動甚至“抖翅”現(xiàn)象。NASA蘭利研究中心航天工程師詹妮弗·平克頓指出，在高展弦比設(shè)計(jì)下，“陣風(fēng)載荷和機(jī)動載荷會比小展弦比機(jī)翼引發(fā)更大的響應(yīng)，但高展弦比本身又能帶來更高的燃油效率，關(guān)鍵是在獲益的同時控制好機(jī)翼的氣動彈性響應(yīng)”。

為此，團(tuán)隊(duì)采用了由NextGen Aeronautics公司制造的大型半機(jī)模型進(jìn)行試驗(yàn)，這架模型看上去像被從中間縱剖開的噴氣客機(jī)，安裝了一段長約13英尺（約3.9米）、結(jié)構(gòu)極為纖細(xì)的機(jī)翼。試驗(yàn)在NASA蘭利的跨聲速動力風(fēng)洞中進(jìn)行，該風(fēng)洞試驗(yàn)段約為16英尺見方（約5米×5米），可在接近真實(shí)飛行狀態(tài)的氣流條件下考察機(jī)翼的振動特性和控制效果。

這款試驗(yàn)機(jī)翼在后緣布置了10塊可獨(dú)立調(diào)節(jié)的活動面，作為主動控制的“控制面板”。通過實(shí)時調(diào)整這些控制面，工程師得以在試驗(yàn)中顯著削弱機(jī)翼的“抖動”程度，從而驗(yàn)證了利用智能控制系統(tǒng)抑制高展弦比柔性機(jī)翼顛簸的可行路徑。平克頓表示，“撲振是一種非常劇烈的相互作用，當(dāng)翼面上的氣流與飛機(jī)結(jié)構(gòu)耦合并激發(fā)機(jī)翼的固有頻率時，振幅可能呈指數(shù)級增長，直至導(dǎo)致災(zāi)難性失效，我們的任務(wù)就是在概念階段充分表征這種氣動彈性不穩(wěn)定性，讓實(shí)際飛行可以安全避開這些工況”。

目前，NASA與波音已開始對試驗(yàn)中采集的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，并計(jì)劃在完成后向業(yè)界公開相關(guān)成果。參與項(xiàng)目的海尼表示，初步數(shù)據(jù)分析顯示，NASA和波音開發(fā)并在試驗(yàn)中使用的控制算法“實(shí)現(xiàn)了顯著的性能提升”，團(tuán)隊(duì)期待在未來數(shù)月持續(xù)挖掘數(shù)據(jù)價值并分享更多結(jié)果。

這項(xiàng)高展弦比柔性機(jī)翼研究是NASA“先進(jìn)航空運(yùn)輸技術(shù)計(jì)劃”（Advanced Air Transport Technology）的一部分，該計(jì)劃聚焦通過新一代固定翼運(yùn)輸機(jī)技術(shù)提升燃油效率、降低環(huán)境影響。若相關(guān)技術(shù)未來成功應(yīng)用于新一代干線客機(jī)，有望在改善乘客顛簸感受的同時大幅降低油耗與排放，為民航業(yè)的節(jié)能減排目標(biāo)提供一條重要技術(shù)路徑。