NASA与波音测试新型柔性长机翼 有望显著降低客机颠簸与油耗

美国国家航空航天局（NASA）与波音公司近日在位于弗吉尼亚州的兰利研究中心完成了一系列新型高展弦比机翼的风洞测试，目标是在提升大型客机燃油效率的同时，抑制长而细机翼在气流中的剧烈振动和颠簸问题。这一项目属于双方联合开展的“综合自适应机翼技术成熟计划”（Integrated Adaptive Wing Technology Maturation），被视为未来干线客机机翼技术演进的重要一步。

传统客机如果将机翼设计得更长更薄，可以大幅降低气动阻力、提升巡航效率，但随之而来的是刚度下降、变形增大，机翼在阵风和机动载荷下更容易产生大幅振动甚至“抖翅”现象。NASA兰利研究中心航天工程师詹妮弗·平克顿指出，在高展弦比设计下，“阵风载荷和机动载荷会比小展弦比机翼引发更大的响应，但高展弦比本身又能带来更高的燃油效率，关键是在获益的同时控制好机翼的气动弹性响应”。

为此，团队采用了由NextGen Aeronautics公司制造的大型半机模型进行试验，这架模型看上去像被从中间纵剖开的喷气客机，安装了一段长约13英尺（约3.9米）、结构极为纤细的机翼。试验在NASA兰利的跨声速动力风洞中进行，该风洞试验段约为16英尺见方（约5米×5米），可在接近真实飞行状态的气流条件下考察机翼的振动特性和控制效果。

这款试验机翼在后缘布置了10块可独立调节的活动面，作为主动控制的“控制面板”。通过实时调整这些控制面，工程师得以在试验中显著削弱机翼的“抖动”程度，从而验证了利用智能控制系统抑制高展弦比柔性机翼颠簸的可行路径。平克顿表示，“扑振是一种非常剧烈的相互作用，当翼面上的气流与飞机结构耦合并激发机翼的固有频率时，振幅可能呈指数级增长，直至导致灾难性失效，我们的任务就是在概念阶段充分表征这种气动弹性不稳定性，让实际飞行可以安全避开这些工况”。

目前，NASA与波音已开始对试验中采集的大量数据进行深入分析，并计划在完成后向业界公开相关成果。参与项目的海尼表示，初步数据分析显示，NASA和波音开发并在试验中使用的控制算法“实现了显著的性能提升”，团队期待在未来数月持续挖掘数据价值并分享更多结果。

这项高展弦比柔性机翼研究是NASA“先进航空运输技术计划”（Advanced Air Transport Technology）的一部分，该计划聚焦通过新一代固定翼运输机技术提升燃油效率、降低环境影响。若相关技术未来成功应用于新一代干线客机，有望在改善乘客颠簸感受的同时大幅降低油耗与排放，为民航业的节能减排目标提供一条重要技术路径。