正文
,打开了颠覆性创新的大门。该技术开辟的前景和领域十分令人兴奋。”
组成机翼的模块化结构:单个模块、两个模块连接以及多个模块组装。图片来源:DOI: 10.1089/soro.2016.0032
该新型可变形机翼背后的基本原理就像“
乐高积木
”——利用一系列微型、轻量化结构模块,从而组装成无限可能的形状。其中,结构化模块称为
“数字化材料”
。该初始实验模型是由人工进行各模块组装,后续可开发出
微型机器人辅助组装
。研究团队称,目前已开发出此类机器人的原型机。
“数字化材料”:小型、轻量化结构模块
虽然每一个独立的模块都是高强度的刚性件,但是
通过精确选择模块的尺寸和材料,以及组装方式和形状,最终能够获得对整体形状变形性的灵活、精确调控。
模块化结构组装而成的机翼可以
实现整体平滑性变形
,
而不是像以往那样只是移动机翼的襟翼部分。
可变形机翼测试模型进行扭转运动测试,同时保持表面平滑。图片来源:Kenneth Cheung/NASA
研究者将初始模型的实验目标设定为:
能够精确模拟传统分离式机械襟翼的扭曲运动,并且保持整体机翼表面平滑的空气动力学特性
。如上图,
通过一对小型马达对机翼端部施加扭曲压力,整个机翼沿着长度方向可进行均匀变形和扭转。
格森菲尔解释称,通过组装一系列相同的小模块获得大型、复杂结构的方法,有机地综合了机翼对于强度、轻量化以及灵活变形性的要求,
极大地简化了制造过程。
通常而言,现代飞机轻型复合机翼的制造都要求大型专用设备进行层叠和强化材料,但 MIT 和 NASA 提出的模块化结构能够实现
快速批量化生产
,以及
机器人自动化组装
,极大大地提升了制造效率。