SPACE SCHOOL

Houston Association for Space and Science Education.
HASSE x NNASA

飛行中摺疊機翼 記憶合金協助改善飛行效率

如果有一天,當你搭飛機享受著窗外的景色時,卻看見機翼突然被摺起來,完全不必驚慌,這是飛機的摺疊翼技術。最早在上個世紀便已裝上XB-70轟炸機,但由於成本考量仍被淘汰。如今,科技已然跨過門檻,NASA亦持續進行著可變形翼的研究。

封面圖、NASA研發的可摺疊機翼

圖一、首個具備可摺疊翼的XB-70轟炸機

根據升力原理,當翼展增加,可增加飛機起飛的載重量,也可提升降落時的安全性;但在起降以外大部分的巡航時間,若能減少機翼面積,則可提升速度、減少油耗。者如大部分的民航機,有相當大的機翼面積,也已有許多軍用飛機能兼顧兩者,以可變後掠翼的方式呈現。代表機種如:來自美國的F-14戰鬥機、B-1轟炸機、歐洲的龍捲風戰鬥機、俄羅斯的Su-24戰鬥機、Tu-160轟炸機等。

圖二、可摺疊翼飛行測試

然而,為了取得兩者之間的平衡,上述可變形翼的機種皆得付出的致命代價,除了鉅額成本外,即是由一堆馬達和液壓系統所帶來的龐大重量。不願犧牲載客量的航空公司,也因此不願考慮可變形翼設計。

圖三、機尾搭載的攝影機拍下的飛行畫面

現今,NASA位於加州的阿姆斯壯飛行研究中心(AFRC)、維吉尼亞州蘭利研究中心(LRC)以及俄亥俄州格蘭研究中心(GRC)的工程師們,著手進行能讓翼展自行適應不同飛行情況的研究計畫SAW(Spanwise Adaptive Wing project)。該計畫旨在驗證一種輕量級、由溫度驅動的新型記憶合金,是否能摺疊機翼並且在飛行過程中調整至最佳角度。而近期在AFRC所進行的測試,已證明能夠在飛行途中,將機翼摺疊上或下70度。和過去的機翼摺疊裝置相比,記憶合金技術能減少80%的結構重量。

圖四、可摺疊機翼向下摺示意圖

圖五、可摺疊機翼向上摺示意圖



「我們想知道的是,這個新科技能否在飛行狀態下改變機翼,並在任何情況下控制它們在最佳位置。」SAW計畫副調查員 Othmane Benafan說。

在次音速飛行器中,例如商業客機,摺疊翼所帶來的好處包含增加可控性,減少對於飛機上較重裝置(如尾舵)的依賴。此外,摺疊翼能協助機長應付許多飛行狀況,如突如其來的陣風或亂流等。而更顯著的效果表現在超音速飛行器上,「當機翼下摺時,會有點像是『乘著』氣流。」SAW調查員Matt Moholt補充道:「這些都有益新一代超音速飛行發展,不只是減少阻力,更能夠提升飛行表現。而這是記憶合金所帶來新的可能。」NASA 下一步將對系統加以改良,使機翼可同時向上和向下彎摺,並同時移植到一架 F-18 戰機進行實機超音速測試,以證實這種合金技術的可行性。


圖六、未來可摺疊翼應用在一般飛機上想像圖

「藉由將SAW技術置於真實飛行環境下,一次次飛行裡,愈加證明這項技術的可行性,」Moholt總結,「我們將會用這些飛行數據來改善驅動系統,改善機翼的摺疊速度以及順暢度,我們已經準備好將這些應用在2018的飛行。」

 



Reference:

1. 〈NASA 用變形記憶合金製可摺疊機翼,應付不同飛行情況〉/ TechNews科技新報



https://technews.tw/2018/02/02/nasa-spanwise-adaptive-wing/?utm_source=fb_tn&utm_medium=facebook



2. 〈NASA tests light, foldable plane wings for supersonic flights〉/ engadget



https://www.engadget.com/2018/01/25/nasa-tests-foldable-plane-wings/



3. 〈NASA Tests New Alloy to Fold Wings in Flight〉/  NASA



https://www.nasa.gov/centers/armstrong/feature/nasa-tests-new-alloy-to-fold-wings-in-flight.html



4. 〈NASA to Test In-Flight Folding Spanwise Adaptive Wing to Enhance Aircraft Efficiency〉/  NASA



https://www.nasa.gov/feature/nasa-to-test-in-flight-folding-spanwise-adaptive-wing-to-enhance-aircraft-efficiency



5. 〈NASA Armstrong Fact Sheet: Prototype-Technology Evaluation and Research Aircraft (PTERA)〉/ NASA



https://www.nasa.gov/centers/armstrong/news/FactSheets/FS-108-AFRC.html



6. 〈NASA TESTS FOLDABLE PLANE WINGS〉/ aviationcv.com



https://www.aviationcv.com/aviation-blog/2018/nasa-tests-foldable-plane-wings



7. 〈NASA is testing folding wings to make flying more efficient〉/ FOX NEWS



http://www.foxnews.com/tech/2018/01/25/nasa-is-testing-folding-wings-to-make-flying-more-efficient.html



封面圖、NASA研發的可摺疊機翼https://www.nasa.gov/centers/armstrong/feature/nasa-tests-new-alloy-to-fold-wings-in-flight.html



圖一、具備可摺疊翼的XB-70轟炸機



https://xissufotoday.space/2017/10/metal-with-memory-shaping-the-future-of-aviation/

圖二、可摺疊翼飛行測試



https://www.nasa.gov/centers/armstrong/feature/nasa-tests-new-alloy-to-fold-wings-in-flight.html



圖三、機尾搭載的攝影機拍下的飛行畫面



https://www.nasa.gov/centers/armstrong/feature/nasa-tests-new-alloy-to-fold-wings-in-flight.html



圖四、可摺疊機翼向下摺示意圖



http://new.areai.aero/ptera-spanwise-adaptive-wing-project-unveiled/



圖五、可摺疊機翼向上摺示意圖



http://new.areai.aero/ptera-spanwise-adaptive-wing-project-unveiled/



圖六、未來可摺疊翼應用在一般飛機上想像圖



http://www.machinedesign.com/blog/five-aircraft-ideas-nasa-exploring

其他相關文章

  • 外星人在哪裡?

    你有沒有想過一個問題:為什麼我們找不到外星人?

  • 鼓勵學生燃燒創造魂-淺述STEM教育

    台灣的高中生都會為了未來在大學領域的發展而選擇就讀自然組與社會組,而自然組的辦學績效尤其受到重視,也導致人文科學漸漸不被重視。由於多元入學方案的實施,學生的多方面均衡發展受到重視,許多科學競賽也應運而生。然而,美國的教育界提出STEM這個炙手可熱的觀念後,似乎與現行台灣教育界的觀念有所差異。

  • 凌日巡天-系外行星觀測

    凌日系外行星巡天衛星(Transitioning Exoplanet Survey Satellite, TESS )在臺灣時間2018年4月19日上午6:51分發射成功。TESS預計將接替克卜勒太空望遠鏡,進行系外行星搜尋工作,預計將發現超過20000顆系外行星,而目前已知的僅有3725顆,其中由克卜勒太空望遠鏡所發現的就佔2335顆。

到網頁最上方