據compositesworld2019年4月9日刊文，來自NASA艾姆斯研究中心和麻省理工學院的工程師團隊已經開發并測試了一種由數百個相同的微小聚合物點陣晶格組成的飛機機翼。據相關研究表明，這種機翼可以通過改變形狀來控制飛機的飛行。

新設計的這種機翼在NASA風洞中進行了相關測試，其主要細節在由NASA艾姆斯研究中心工程師尼古拉斯•克拉默等作者撰寫的論文中進行了描述，該文目前已經發表在《智能材料與結構》期刊中。論文的主要作者還包括就職于NASA艾姆斯研究中心的工程師、麻省理工學院校友肯尼斯•張，麻省理工學院的研究生本杰明•詹內特及其他8人。

傳統機翼中，需要利用單獨的可動翼面，例如副翼來控制飛機的橫滾和俯仰，而在這種新設計的機翼中，新裝配的系統通過在結構中結合剛性和柔性部件，可使整個機翼或部分機翼變形。大量微小的組件通過螺栓連接在一起，形成一個開放的、輕質的點陣晶格框架結構，隨后在該結構上覆蓋一層由與框架結構類似的聚合物材料組成的薄層。

研究人員表示，新設計的機翼比傳統使用金屬或復合材料制造的機翼都更輕，因此更加節能環保。因為該機翼由成千上萬個火柴棍狀支柱搭建的微小三角形組合，形成一個立體網狀結構，所以其實際上形成了一種機械“超材料”，結合了橡膠類聚合物的結構剛度以及氣凝膠的極度輕盈和低密度等特點。

由于飛機飛行過程中的不同階段，都有一組不同的最佳機翼參數，以便為每個階段提供近似最佳的氣動性能。新設計的機翼系統將能夠通過特定方式改變機翼形狀，自動響應空氣動力學負載條件的變化。

幾年前，研究團隊曾經創建過一個長達1米的演示驗證機翼。而新版本的機翼尺寸大約此前演示驗證機翼的5倍，與實際單座飛機機翼相當，它的制造過程也相當簡單，可通過自動裝配機器人輕松完成。研究人員表示，機器人裝配系統的設計和測試是即將發表的論文主題。

從事這項研究詹內特表示，在幾年前的演示驗證機翼中，各個部件的制造都是利用水刀切割系統完成，每個部件的制作需要幾分鐘。新的機翼系統則需要在一個復雜的3D模具中使用聚乙烯樹脂注塑成型生產每個部件——基本上是沿著每個模具邊緣制造由類似火柴棍尺寸的支柱組成的空心立方體——整個過程僅需17秒，這使得機翼結構更接近未來規模化生產的水平。

研究人員表示，目前已經初步形成了一套制造方法，并且于前期對生產工具進行了投資，這項工作一旦完成，將會使生產制造的組件成本顯著降低。

由此產生的點陣晶格結構密度為5.6kg/m⊃;。相比之下，橡膠的密度為約1500kg/m⊃;。兩種材料具有近似的剛度，但點陣晶格聚合物的密度卻遠遠低于橡膠。

由于新型機翼整體結構或其他組分結構都是由微小的子結構單元構成，因此機翼結構的整體設計也將發生改變。研究表明，在許多結構應用中，翼身融合的結構布局具有更好的效率。通過新設計的機翼系統，可以更加輕松地構建、測試、修改和復驗。

研究團隊表示，同樣的系統也可用于制造其他結構，包括風力渦輪機的翼狀葉片，其中這種設計理念帶來的可實時裝配的能力，可以避免運輸較長葉片的過程中對葉片造成損傷的問題。目前，研究團隊正在開發類似的組件來構建立體空間結構，并最終希望其可用于橋梁和其他高性能結構制造中。

從事這項研究的團隊成員包括康奈爾大學、加州大學伯克利分校、加州大學圣克魯茲分校、美國宇航局蘭利研究中心、立陶宛考納斯理工大學和美國加州莫菲特菲爾德資質技術服務公司的研究人員。這項工作得到了NASA自適應數字復合材料航空結構技術項目組(MADCAT項目)和麻省理工學院比特和原子中心的支持。

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