可摺疊機翼在不同飛行環境下變化機翼形狀來完成特定的飛行任務:機翼全部展開以得到大的升阻比，長的留空時間，利於起飛或巡航:在高速或機動飛行時，機翼摺疊以減小飛行阻力，得到高的衝刺速度。美國洛克希德.馬丁公司已開始摺疊機翼的研究，採用壓電作動器，可將機翼全部或部分打開，以適應不同飛行條件，保持良好飛行性能。
國內外所研究的可摺疊的變體飛行器都是以機翼向上摺疊，在飛機起飛的時候基幹打開，飛機巡航的時候機翼向上摺疊減阻，機翼向下摺疊，冀面積變化大，帶來的效果更明顯，但其難度係數更大。
基本介紹
- 中文名：可摺疊機翼
- 外文名：Folding wings
- 定義：機翼可根據情況摺疊
- 作用：保持良好飛行性能
- 首個研製國家：美國
- 概念提出公司：洛克希德·馬丁公司
簡介,背景,發展,可摺疊機翼結構模型,
簡介
飛翼布局飛行器擁有很高的氣動效率，但飛冀布局飛行器不能像常規飛行器一樣在機冀後緣安裝巨大的增升裝置，為了保證氣動效率，把翼面積做小，這使得飛冀布局飛行器起降品質降低。要保證起降品質，把翼面積做大，但氣動效率有會大打折扣。
變體飛行器分為多種形式。主要有主動氣動彈性機翼(AAW)，滑動蒙皮機冀、壓縮機翼、摺疊機翼。
國內外所研究的可摺疊的變體飛行器都是以機翼向上摺疊，在飛機起飛的時候基幹打開，飛機巡航的時候機翼向上摺疊減阻，機翼向下摺疊，冀面積變化大，帶來的效果更明顯，但其難度係數更大。
背景
傳統的飛行器設計通常採用改變機翼外形的方法，如採用前緣縫翼、後緣襟翼、變後掠角、變翼型彎度、變展長等方法，以適應起降、巡航和高速飛行等不同的時示狀態，力求獲得比較理想的性能。但這種方法機構複雜、功能受限、效率較低，難以適應較廣範圍飛行條件的變化。新一代空天飛行器從地面或運載平台上起飛、穿越大氣層飛行、執行各種使命，其飛行環境、條件和狀態變化範圍很大;而採用固定外形與傳統機械機構操縱的飛行器很難適應如此廣泛的變化，從而無法始終保持優良的使用性能。
自然界給人們許多啟示:鳥類可以隨著時示速度變化不斷白適應地調整翅膀的面積，保持最佳翼載值，並以優異的性能白如地翱翔。鳥類或昆蟲之所以能夠在強風和複雜環境下懸停或穩定時示，主要原因是它們的翅膀以及身體可根據外界條件改變完成白動變形。發展新型智慧型變形飛行器，不僅是白然界給予我們的啟示，也是現代飛行器研究所提出的必然需求。
“變形機翼”概念的提出，可以追溯到上個世紀。早在1916年，美國已有人提出“變形機翼”的專利申請，至今已有90多年的歷史。航空技術發展至今已有100多年，時示器設計技術不斷進步。可收放起落架、襟翼、變後掠機翼等，實際上可以看作是“智慧型變形時示器”發展的初始階段。1979年，美國NASA與波音簽訂契約，發展了柔性複合材料“自適應機翼; 可連續變化外形，獲得最大氣動效應，並於1987年進行時示試驗。1985一1992年，NASA與Rockwell合作，開展“主動柔性機翼(AFW)”計畫，1996年以後將其擴展為“主動柔性機翼（AAW）”計畫。與此同時，美國國防預研局（DARPA）、NASA、美國空軍等機構聯合開展“智慧型翼（Smart Wing）”，研究計畫，展示了形狀記憶合金等智慧型材料的套用潛力。美國NASA制定的“21世紀航空發展展望”中已對這種飛行器有過構想，並期望在2030年左右將其變為現實。
發展
近年來，美國已經開始試驗真正意義上的“變形飛機”。目前，洛克希德·馬丁公司和Hypercomp / NexGen公司正在分別開展研製的“變形機翼”項目，該項目是美國DARPA“變形飛機結構（Morphing Aircraft Structure），縮寫為MAS”研製計畫的一部分。MAS研製計畫的目的是為軍用飛機開發新一代技術，使之通過變形部件大大提高軍用飛機的多用途能力。DARPA的MAS研製計畫利用了近10年來在先進材料和控制技術領域的技術進步和研究成果，使機翼的外形得到徹底的改變，據稱這些新技術甚至具有可以使機翼表面積擴大到300%以上的潛在能力。DARPA現階段MAS研製計畫的研製重點是亞音速和跨音速變形機翼技術。目前已有3種方案:1)洛克希德·馬丁公司的“摺疊機翼”方案，該方案採用壓電作動器，可將機翼全部或部分打開，以適應不同時示條件，保持良好時示性能。打開後的機翼面積較完全摺疊狀態可增加近3倍。從某種意義上講，這種機翼代表了後掠機翼的一種先進套用，但也將帶來不利影響，即內段機翼倚著機身摺疊時將引起局部非定常流動現象。2)新一代航空技術公司的“滑動蒙皮”方案，可在時示過程中逐步仲展或收起機翼，改變其外形和面積，滿足起飛、低速巡航和高速機動時示等不同要求。3)雷聲公司的“壓縮機翼”方案，在機翼內安放展開和收縮機翼的作動機構，可按照需要改變機翼的外形。
2006年8月，新一代航空公司成功地進行了機翼在時示中改變外形的演示驗證試飛。該機採用柔性蒙皮變形機翼，在185~220千米/小時的速度下成功地將翼展改變了30%，翼面積改變了40%，後掠角從15度改變到35度。和新一代航空公司不同，洛克希德·馬丁公司提出的“摺疊機翼”可變形飛行器概念，可在不同時示環境下變化機翼形狀來完成特定的飛行任務。
此外，歐洲也啟動了多個單位合作的3AS(Active Aeroelastic AircraftStructures)計畫，旨在變傳統的消極抑制氣動彈性問題的狀態為主動利用氣動彈性來提高飛行效能。
可摺疊機翼結構模型
可摺疊機翼幾何外形和尺寸如上圖的左圖所示。可摺疊機翼由兩個翼段組成，均可以獨立旋轉。上圖的中間圖為機翼摺疊時外形變化示意圖，從圖中可看出內、外翼，內、外翼鉸鏈線和折盛角。採用NACA63006翼型，材料選用2mm厚的鋁。
利用MSC.NASTRAN軟體作為分析工具，建立精確的高保真有限元模型。將機翼結構中主要傳力零部件轉換為相應的彈性元、桿、梁或板單元，並賦予其相對應的材料屬性，使模型具備質最特性(質量、質心、慣量)，再確定連線間的約束類型.機翼摺疊過程中，鉸鏈可簡化為扭轉彈贊單元。採用剛性單元將內翼和機身，以及內翼和外翼連線點相連線，再用彈簧元連線它們方向的自由度，以模擬鉸鏈的剛度，如上圖的右圖所示。
