在飛行中改變形狀的合金如何能夠實現航空新的突破？

原標題：在飛行中改變形狀的合金如何能夠實現航空新的突破？

改變形狀的金屬在大型飛行器高速飛行的航空業中會很有用

認為改變形狀的金屬在大型飛行器高速飛行的航空業中會很有用，這也許是很奇怪的。但這是一種被稱為形狀記憶合金的金屬技術的前景，它可以滿足對輕量化、可靠和創新的驅動器日益增長的需求。

形狀記憶合金是在特定溫度刺激下改變形狀或移動的金屬。儘管這項技術最初是在20世紀60年代發展起來的，但它最近在汽車、機器人、建築和基礎設施、電信、整形外科、牙科，甚至驗光等多個行業帶來了新的進步。

由於它們的高能量密度和大的應變能力，這些合金在定位襟翼或其他空氣動力表面、變形結構形狀、或取代傳統的液壓或電動馬達驅動器時，對航空業特別有吸引力。在尺寸和重量都很關鍵的情況下，或者在傳統驅動器無法生存的環境中，情況尤其如此。事實上，變形的航空航天結構代表了這種驅動器的潛在革命性用途。

▲機翼變形控制示意圖

波音公司目前在形狀記憶合金技術和系統演示方面處於世界領先地位。波音公司還可以將這項技術從實驗室和飛行試驗示範轉化為生產準備好的設計和FAA批准的應用。目前，波音公司還沒有使用這一技術生產的產品。然而，這些合金最有希望的應用是小型驅動器的飛機模型中使用風洞。

每當人員進入隧道，手動重新配置襟翼、副翼或其他模型表面時，風洞必須關閉，然後重新啟動，這需要花費時間和金錢。多年來，波音公司的同事一直在利用形狀記憶合金建立並成功地測試遙控風洞模型。

▲ 風洞試驗示意圖

航空設備，如渦旋發生器，邊條和支座經常安裝，以有利於一個階段的飛機的飛行部分，如起飛和進近。在飛行的其他部分，例如巡航，他們可能增加阻力。採用形狀記憶合金的智能渦流發生器將對巡航高度的較低溫度做出反應，並自動調整到較低的阻力形狀。最近的一項研究表明，對於一個特定的渦旋發生器在商業運輸中的應用，用自適應裝置取代目前的靜止裝置將可測量地減少巡航阻力。本研究記錄的收益可能是遞增的。然而，在飛機的整個壽命期間，這些成果將增加大量的收入。波音正在與美國宇航局在克利夫蘭的格倫研究中心合作開發具有合適的熱性能的合金, 以滿足智能渦發生器的要求。開發中的幾種合金都從技術角度和可製造性的角度顯示出了承諾。

▲ 形狀記憶合金用於航空的飛行演示

波音與美國宇航局格林研究中心的自適應機翼計劃。該計劃展示了形狀記憶合金驅動機翼褶皺在無人駕駛飛行器上, 並改進位造一個新的高溫形狀記憶合金 (NiTiHf) 的高扭矩執行器。新合金成功地使用了最近的展自適應機翼無人機飛行試驗在 NASA的阿姆斯特朗飛行研究中心在加利福尼亞州愛德華茲, 以及 F/A-18 機翼摺疊示範在美國NASA格林研究中心。

形狀記憶合金可能無法解決每個執行器問題。但是, 當我們面臨更激烈的競爭時, 我們需要探索能夠切實給我們帶來優勢的每一項可行的技術（完）。

素材來源：波音

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