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無人機(jī)整機(jī)
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設(shè)備與工具如果說幫助牛頓打開科學(xué)大門的是一顆蘋果的話，飛機(jī)之父“懷特兄弟”Wilbur Wright 和 Orville Wright 要感謝就是天上飛來飛去的鳥兒了——當(dāng)初，他們就是因?yàn)槊刻煊^察天上的飛鳥如何靠著自己的翅膀保持平衡，才獲得了制造飛機(jī)的靈感。1903年，發(fā)明界的雙子星聯(lián)手打造了聞名世界的“Flyer1”。
從此以后，飛機(jī)的機(jī)翼都是采取通過機(jī)械控制結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)控制空氣流動(dòng)的設(shè)計(jì)方法，如此一來，機(jī)翼就不具備平滑的空氣動(dòng)力表面，另外，機(jī)械結(jié)構(gòu)非常沉重并且占據(jù)了很大的空間。人們雖然也想讓飛機(jī)的機(jī)翼能夠像鳥類的翅膀一樣靈活地?cái)[動(dòng)，但是其中的挑戰(zhàn)實(shí)在太過艱巨。對(duì)此，來自麻省理工學(xué)院的研究者們指出，業(yè)界的傳統(tǒng)做法是在機(jī)翼內(nèi)使用機(jī)械控制裝置，從而讓機(jī)翼具備變形的功能。但遺憾的是，機(jī)械控制裝置的使用往往會(huì)讓機(jī)翼的重量變得過大，這樣就抵消了它在空氣動(dòng)力方面產(chǎn)生的效率優(yōu)勢(shì)。此外，這種方法會(huì)讓機(jī)翼的構(gòu)造變得更加復(fù)雜，如此一來，飛行的可靠性和安全系數(shù)都會(huì)降低。
日前，MIT 與 NASA 的科學(xué)家們合作研發(fā)了一款由增強(qiáng)碳纖維塑料組成的能夠彎曲的可變形機(jī)翼，它可以極大地提高飛機(jī)飛行的效率，并且減輕機(jī)械機(jī)構(gòu)的重量，使之符合空氣動(dòng)力學(xué)原理。除此之外，這個(gè)新型機(jī)翼會(huì)簡(jiǎn)化生產(chǎn)制造的過程，并且通過提高機(jī)翼的空氣學(xué)動(dòng)力，極大地降低燃油消耗。研發(fā)團(tuán)隊(duì)的成員自信地表示，它將會(huì)成為未來的主流機(jī)翼設(shè)計(jì)。
這種新的變形機(jī)翼由被稱為“數(shù)字化材料”的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)片組成。這些輕質(zhì)結(jié)構(gòu)可以運(yùn)動(dòng)，并且具備空氣動(dòng)力學(xué)屬性。所以，即便這個(gè)機(jī)翼是一塊整合的整體，但是科學(xué)家們還是可以通過對(duì)小結(jié)構(gòu)件的再組合實(shí)現(xiàn)整體的變形。具體而言，科學(xué)家可以使用小型驅(qū)動(dòng)電機(jī)，在機(jī)翼的翼尖施加一個(gè)扭轉(zhuǎn)壓力，如此一來，機(jī)翼沿翼展方向就會(huì)產(chǎn)生一致的變形。除此之外，研究團(tuán)隊(duì)還指出：“我們的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)證明，這種新型機(jī)翼在氣動(dòng)性能上至少能夠與常規(guī)機(jī)翼媲美，但重量只相當(dāng)于常規(guī)機(jī)翼的十分之一?！?
目前，研究團(tuán)隊(duì)正在致力于將這種機(jī)翼技術(shù)率先使用在無人機(jī)的制造上。除此之外，這種材料也可以用于機(jī)器人元件以及高樓、橋梁等建筑結(jié)構(gòu)件的制造。
2025-09-19 12:22
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