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欧洲设计纳米级智能飞机 该机可变形

作者:中国科学院成都有机化学有限公司 来源:http://www.timesnano.com 日期:2015-11-25 13:05:51


        设计一个机翼再也不是孤立地解决气动和结构问题了。欧盟刚刚完成的一个技术研究项目验证了如何将机翼减阻、降噪、结构健康监控、减重和其它方面一起进行集成设计的技术。

该项目名为“智能飞机结构(Saritsu)”,是欧盟第七框架航空学和航空运输研究计划下一个历时4年、投资5100万欧元(5660万美元)的技术研究项目,于2015年8月底完成。共有64家公司参与了该项目研究,空客、阿莱尼亚 马基和庞巴迪是该项目的领导者。空客公司负责该项目的协调官皮耶 沃尔肯表示,“这是一个大型的集成研究项目,相当于4000人月的工作量。它包括大量的演示验证,包括机翼和机身,还有破坏性测试的内容。”

Saritsu项目包含三项主要内容,分别是集成传感器、变形结构和多功能材料。传感器技术包括监测外形、探测损伤以及影响敏感涂层的光纤和超声技术。Saritsu项目中的机翼采用了自适应前缘下垂、变形后缘襟翼、主动翼梢后缘。材料技术采用了碳纳米管增强复合材料,提高了损伤容限和电导率,并减轻了重量。Saritsu项目中研制的大尺寸演示机翼集成了变形表面、碳纳米管复合材料和结构健康监控等技术,并且已经在俄罗斯中央流体动力研究院(TsAGI)进行了风洞试验。沃尔肯表示,“碳纳米管复合材料理论上具有很大优势,但是目前在实验室研制和工业级生产之间还有一定差距。目前要解决的关键是碳纳米管向树脂基体中注入时的凝结问题。”

目前,研究人员在碳纤维层板间布置碳纳米管隔层,然后将树脂注入隔层。这样做增加了结构的电导率,虽然没有消除闪电防护的需求,但是可以减少油箱边缘产生电火花的可能,并且减轻了重量。沃尔肯表示,“这样做解决了结构中布置电缆的问题,节省了成本和重量。并且改善了复合材料结构电气接地特性。” 沃尔肯表示,下一步的工作是“使飞机具有自我意识,让它告诉我们它感觉如何。”这需要在结构中集成光纤和光学传感器,以便“让飞机能够感知损伤情况并提示维护人员是否需要立即维护还是等50个小时?”。光纤传感器将安装在翼盒、翼肋、纵梁和机翼检查口盖附近。声学传感器将被用在外翼的蒙皮上。

沃尔肯介绍说,第三步的工作是使飞机能够对环境做出反应。布置在机翼后缘光纤感受到的环境变化,通过无缝后缘襟翼内的多个铰接结构做出变形反应;布置在翼梢前缘的压力传感器感受到的阵风载荷,通过偏转翼梢补偿片减轻,这样做可以减轻机翼重量或者增大翼梢尺寸。变形前缘下垂结构是阿莱尼亚 马基公司为其90座级喷气支线飞机研制的技术,旨在消除机翼前缘缝隙和台阶实现后掠翼上的光滑、减阻层流。沃尔肯表示,该前缘结构为柔性、内部驱动,采用玻璃纤维、除冰加热器薄层、闪电防护网络层和防腐蚀钛合金外层等子结构组成。整个前缘蒙皮厚度为1.2毫米。如此薄的前缘蒙皮不足以抵挡鸟撞的袭击,因此机翼前缘内部还安装了保护结构,在鸟撞的时候可以将其偏离到机翼外部方向。

Saritsu项目团队正在最后完成他们的研究报告。他们表示,“整个项目是演示验证为主,我们获得的成果包括几十个演示平台、几百个演示部件、上千个子部件和上万个演示元件。"

设计一个机翼再也不是孤立地解决气动和结构问题了。欧盟刚刚完成的一个技术研究项目验证了如何将机翼减阻、降噪、结构健康监控、减重和其它方面一起进行集成设计的技术。

该项目名为“智能飞机结构(Saritsu)”,是欧盟第七框架航空学和航空运输研究计划下一个历时4年、投资5100万欧元(5660万美元)的技术研究项目,于2015年8月底完成。共有64家公司参与了该项目研究,空客、阿莱尼亚 马基和庞巴迪是该项目的领导者。空客公司负责该项目的协调官皮耶 沃尔肯表示,“这是一个大型的集成研究项目,相当于4000人月的工作量。它包括大量的演示验证,包括机翼和机身,还有破坏性测试的内容。”

Saritsu项目包含三项主要内容,分别是集成传感器、变形结构和多功能材料。传感器技术包括监测外形、探测损伤以及影响敏感涂层的光纤和超声技术。Saritsu项目中的机翼采用了自适应前缘下垂、变形后缘襟翼、主动翼梢后缘。材料技术采用了碳纳米管增强复合材料,提高了损伤容限和电导率,并减轻了重量。Saritsu项目中研制的大尺寸演示机翼集成了变形表面、碳纳米管复合材料和结构健康监控等技术,并且已经在俄罗斯中央流体动力研究院(TsAGI)进行了风洞试验。沃尔肯表示,“碳纳米管复合材料理论上具有很大优势,但是目前在实验室研制和工业级生产之间还有一定差距。目前要解决的关键是碳纳米管向树脂基体中注入时的凝结问题。”

目前,研究人员在碳纤维层板间布置碳纳米管隔层,然后将树脂注入隔层。这样做增加了结构的电导率,虽然没有消除闪电防护的需求,但是可以减少油箱边缘产生电火花的可能,并且减轻了重量。沃尔肯表示,“这样做解决了结构中布置电缆的问题,节省了成本和重量。并且改善了复合材料结构电气接地特性。” 沃尔肯表示,下一步的工作是“使飞机具有自我意识,让它告诉我们它感觉如何。”这需要在结构中集成光纤和光学传感器,以便“让飞机能够感知损伤情况并提示维护人员是否需要立即维护还是等50个小时?”。光纤传感器将安装在翼盒、翼肋、纵梁和机翼检查口盖附近。声学传感器将被用在外翼的蒙皮上。

沃尔肯介绍说,第三步的工作是使飞机能够对环境做出反应。布置在机翼后缘光纤感受到的环境变化,通过无缝后缘襟翼内的多个铰接结构做出变形反应;布置在翼梢前缘的压力传感器感受到的阵风载荷,通过偏转翼梢补偿片减轻,这样做可以减轻机翼重量或者增大翼梢尺寸。变形前缘下垂结构是阿莱尼亚 马基公司为其90座级喷气支线飞机研制的技术,旨在消除机翼前缘缝隙和台阶实现后掠翼上的光滑、减阻层流。沃尔肯表示,该前缘结构为柔性、内部驱动,采用玻璃纤维、除冰加热器薄层、闪电防护网络层和防腐蚀钛合金外层等子结构组成。整个前缘蒙皮厚度为1.2毫米。如此薄的前缘蒙皮不足以抵挡鸟撞的袭击,因此机翼前缘内部还安装了保护结构,在鸟撞的时候可以将其偏离到机翼外部方向。

Saritsu项目团队正在最后完成他们的研究报告。他们表示,“整个项目是演示验证为主,我们获得的成果包括几十个演示平台、几百个演示部件、上千个子部件和上万个演示元件。”

Saritsu项目的目标是将相关技术的成熟度推向TRL4,沃尔肯表示,其中有一项技术达到了TRL5。在洁净天空2计划下,这些技术还将进一步提高到TRL6级,达到可供产品开发使用的水平。

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