歐盟“潔凈天空”計劃開展飛機復合材料小翼研究
歐盟“潔凈天空”(Clean Sky)計劃飛機可變型翼梢小翼(Morphing Winglet)項目不僅有助于提升飛機的運行效率,減少排放,還有助于降低制造成本,縮短制造周期,極大促進“潔凈天空”計劃的發展。

在民機領域,飛機的翼梢小翼憑借空氣動力學優勢,在減阻、降耗、增效等方面發揮了重要作用。可變型翼梢小翼項目旨在通過設計/制造具有創新性曲線輪廓的小翼結構,結合輕型復合材料、微機電集成應用等綜合手段,顯著提升飛機的航空效率。
可變型翼梢小翼項目的主要目標和實施策略包括以下幾方面內容:
1)基于減阻減重,降低油耗
可變型翼梢小翼項目的目標是將組件重量降低約15%,飛機風阻降低約5%,實現飛機載荷減緩10%。飛機油耗降低水平將在后期測試中驗證。
2)降低制造成本,加快交付,減少環境污染
根據歐洲綠色工業制造協議,通過采用低成本無夾具復合材料工藝技術,可變型小翼項目能有效降低飛機生產制造成本。
不同于傳統耐磨金屬工具,可變型翼梢小翼項目采用的制造工具由復合材料制成,并應用了液態樹脂注入工藝,制造過程中對幾何形狀的控制更加靈活,有效降低了工具成本,縮減了總體制造成本。
另外,復合材料制造工具的復用程度高,可降解,生產交付周期更快,環境污染程度更低。按預期,相對傳統制造方案,現有解決方案的制造成本和交付周期將減少5%。
3)基于集成化和結構優勢的性能提升
可變型翼梢小翼中采用獨立機電作動器(EMA)和特殊彎矩結構(可減輕機翼重量),實現空氣動力學優化,可顯著提升飛機升力。
在小翼集成化方面,通過簡化/一體化制造方式,替代緊固件/粘接(如大量鉚釘、螺釘、粘合劑等),減少零件數量,實現小翼制造無夾具工藝。
目前,可變型翼梢小翼結構主要由Aernnova公司研發。外部框架、載荷、技術要求等內容主要由空客公司負責。
Aernnova公司主要負責小翼設計工作。公司將與空客公司共同完成可變型翼梢小翼概念,詳細設計,設計圖紙報告編制,新制造工藝相關的原理開發,測試驗證等工作。目前,已開展的工作包括基于復合材料的研究開發和應用(FIDAMC)、系統接口、小翼數字化模型(DMU)研發、配置控制等。公司已完成了組件的雷擊、彎曲強度、載荷路徑等設計驗證/測試工作,以及弧形梁制造、新型制造工藝試驗驗證等工作。
同時,Aernnova公司還負責開發/制造用于小翼內/外側前緣、扭力盒等部位復合材料制造工具;左右小翼和翼片的組裝工具;基本零件原型等。公司完成小翼組裝、質檢后,將會將可變小翼交付給空客公司,由空客公司裝配/集成到飛行試驗平臺上。
可變型翼梢小翼概念相關的所有技術成熟度(TRL)將達到6級。該技術將在“潔凈天空”2(Clean Sky 2)計劃研制的“支線飛機創新飛機驗證平臺”(IADP)中進行驗證,并計劃于2021年飛測試,2023年進行飛行驗證。










































