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AFRL计划在KC 135加油机上开展柔性襟翼飞行试验

  柔性系统公司(FlexSys)的自适应后缘襟翼项目进展顺利,2015年成功进行了全尺寸的飞行验证,证明了该技术的可行性。如今,柔性系统公司与航空伙伴公司正在开展变形机翼商业化合作;此外,该公司还将目光投向了美国空军的KC-135加油机,计划对KC-135的后缘襟翼进行柔性化改造。

  多年以来,翼梢小翼以其减阻的优势成为许多老旧飞机翻新必备的装置,如今大多数商用飞机出厂时翼梢小翼也都是标配。未来,变形结构或将和翼梢小翼一样成为改善气动性能的有效措施。

  翼梢小翼专业制造商航空伙伴公司(API)已经同柔性系统公司合作,推动后者研发的无缝柔性变形技术商业化,双方可能将该技术用于变形翼梢实现较宽飞行范围内的气动性能优化,或者是用于机翼前缘取代现有的气动除冰靴,又或者是用于无缝后缘襟翼以实现减阻和降噪。

  柔性系统公司位于密歇根州安阿伯市,而这里正是NASA著名空气动力学家理查德•惠特科姆发明的减阻翼梢小翼进行试验的地方。1979-1981年,惠特科姆的翼梢小翼在KC-135和DC-10加油机上进行了飞行试验。虽然试验成功验证了翼梢小翼的减阻优势,但是将该技术全面商业化又经过了一个漫长的过程。

  翼梢小翼的初次应用来得非常快。受1973年第一次石油危机的刺激,惠特科姆的研究成果于1976年公布。首架安装翼梢小翼飞行的飞机是1977年的利尔28,随后是1978年的庞巴迪挑战者600,以及1979年的湾流III,这些都是喷气公务机。波音在1988年在747-400上应用了翼梢小翼,麦道在1990年在MD-11上应用了翼梢小翼。

  在经历了初始的应用热潮后,翼梢小翼几乎成为公务机的标准配置,但在商用航空领域还没大面积应用。在石油危机后的低油价时期,翼梢小翼并不受追捧,因为翼梢小翼节省的燃油不足以支付购买和安装它的费用。但是随着油价的再次上涨,翼梢小翼又迎来了春天。1999年成立的API公司从那时起销售了约8000套翼梢小翼装置用于波音737、757和767。

  API公司研制的融合式翼梢小翼在降低了机翼和翼梢之间干扰的同时,增加了减阻量,这为其带来了和波音合作的良好契机。相似的是,柔性系统公司如今已经采用新方法发明了变弯度机翼,开发了能够消除先前形状自适应结构复杂性的柔性复合结构,与API的合作或许能为其打开更大的市场空间。

  柔性系统公司的柔性变形技术采用单片、分布式无缝变形机制,同时满足强度和柔性需求。NASA表示,分布式变形使得所有部段承受相同载荷,每个部段仅承受小的弹性变形和应力,使得整体变形结构能承受高疲劳寿命下的大变形。

  柔性系统公司已经在NASA的湾流GIII试验机上进行了柔性后缘襟翼的飞行试验,验证了该结构的变形和承载能力。从2014年11月以来的6个月,GIII试验机测试了630公里时速下-2到+30度柔性襟翼偏转、12192米高空马赫数0.75飞行测试以及载荷因子达到2的测试。NASA下一步计划将飞行速度提高到马赫数0.8,并在飞行中测试变形襟翼的动态扭转,以及测试无缝襟翼的降噪潜力。

  柔性变形技术将带来一系列的收益,包括降低起降噪声、减轻机翼重量(通过结构载荷减轻)和降低巡航阻力(优化机翼弯度)。柔性系统公司预计该技术能够带来2%(旧机翻新)-12%(新机研制)的阻力减小。

  柔性变形技术或许会走上一条与翼梢小翼相似的发展道路。目前,第一步已经发生。美国空军研究试验室(AFRL)2015年10月底授予波音公司一份两年期的合同,要求后者在KC-135加油机上进行自适应柔性后缘襟翼的飞行测试,评估该技术在节油和载荷减轻方面的潜力。

  柔性系统公司创始人、总裁斯瑞达•柯塔表示,KC-135内外翼后缘襟翼30-40%弦长部分将会被柔性结构取代,这些结构将能够根据不同的飞行速度、高度、飞机重量进行自适应的偏转和扭转以最小化巡航配平阻力、燃油消耗,并减轻载荷以减小机翼应力、延长疲劳寿命。

  新闻来源:http://www.dsti.net/Information/News/97333

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