“洁净天空”支线飞机变形机翼项目 将在未来两年内开始风洞试验

在支线航空中，飞机通常要在恒定的巡航高度进行短途飞行，机翼需要在副翼、襟翼、扰流器和其他控制舵面的辅助下改变形状，以实现爬升和下降，而爬升和下降占用了飞行的大部分时间，加之支线飞机每天要进行多次上升/下降循环，因此机翼必须坚固耐用，并以完美的可靠性保持运行。在自然界，鸟类可以不费吹灰之力就能做到这一点，但在更为机械化的航空领域，技术需要探索，迎头赶上。

由莱昂纳多公司牵头开展的“洁净天空”“支线飞机变形机翼”项目为这种新型机翼的研制打开了大门，其基本原理是，通过调整机翼的形状和弧度，以适应相应飞行阶段所需的配置，特别是在飞行的上升和下降阶段，优化机翼的气动性能。目前，正在考虑引进先进的前缘变形设备，同时结合变形后缘，通过使用两个或三个铰链，使机翼更像鸟的翅膀，可连续旋转或移动，更自由地改变机翼形状。

变形翼可以带来与ACARE目标一致的显著节能和环境效益，这在支线航空（占总商业航空的40%）中很重要，因为支线航空运输预计将以年均6%的速度增长三倍（而商业航空的增长率为5%），这将产生约9000架新支线飞机的市场需求，大大增加了全球航空排放负担。

“支线飞机变形机翼”项目计划将变形机翼设计成“自适应”机翼，这意味着机翼能够在飞行中实现自动“变形”，无需在机翼舵面设置槽或台阶，使用控制系统，无需飞行员直接干预，将对空气动力阻力的可能影响降到最低。

目前，该项目已进入与翼尖、机翼前缘和后缘相关的变形概念的高级设计阶段。气动性能已根据要求进行了评估和初步评估。变形元件、结构和最终机械设计已经完成，驱动和控制系统的结构设计也基本完成，即将启动实验技术全尺寸机翼模型制造阶段，随后进入地面测试，以检查与制造、结构组件、变形装置功能、内部安装、可接近性和维护相关的所有方面。这些结构地面测试正在进行中。

关于变形机翼的气动方面，计划使用配有主动变形装置的大尺寸柔性机翼模型进行高速和低速风洞试验，目的是在模拟飞行条件的地面测试中验证气动性能改进和变形元件在气动载荷下的功能。

“洁净天空”“支线飞机变形机翼”风洞试验项目计划在两年内展开，将分几个阶段进行。

第一阶段将侧重于与起降条件相关的低速飞机性能评估。第二阶段将着重于阵风影响衰减系统。将在风洞中模拟动态阵风条件，展示阵风减载能力。“洁净天空”支线飞机项目专家Ruud Den Boer还明确指出，除了变形能力外，变形机翼的一个关键方面是载荷控制和减载。因为在机翼翼盒的设计中，阵风载荷对机翼的设计施加了限制。当有效减轻载荷时，可以降低设计约束并减轻机翼的重量。因此，本项目将采用新的外翼翼盒设计和更的低结构重量，从而降低重复性和非重复性制造成本。

第三阶段将使用1:3比例模型评估高速柔性机翼，研究变形装置的气动性能和减载能力。大比例机翼模型将使部分再现变形零件的真实内部机构成为可能，从而有助于在真实气动载荷下对这些可移动装置的功能进行验证，完成先前全尺寸机械测试结果。

所有这些实验步骤都是为最后的验证步骤做准备，与结构主动减载系统相连的主动翼尖变形装置将安装在现有飞机上，并做相应修改。飞行测试是必不可少的关键步骤，使飞机进入一个真实的环境，以证明其功能和减少机翼载荷的能力，并检查飞机性能和操纵质量。早期结构和风洞试验结果将为最后进行的飞行测试提供有利条件。最后的步骤将有可能实现在项目开始时确定并计划于2022年完成的技术成熟目标（TRL 6）。

除了减阻和降油耗的效率效益外，变形装置还有可能减轻结构重量。这当然有助于实现更轻飞机的研制，更符合ACARE的目标。涉及特定变形概念的环保方面，例如前缘，在项目中发挥着基础性作用，还将适当考虑除冰系统的集成、侵蚀保护、雷击保护和鸟撞保护等。机翼变形后缘和小翼也有助于整体坚固性和飞行安全。“洁净天空”支线飞机变形机翼项目带来了一种新的综合设计方法，最终将有利于欧洲在航空领域的领先地位。

（彩林）