- NASA 測試的新型複合材料機翼超過設計負載的 127% 仍然存活。
- 此次測試是複合材料桁架機翼配置首次經歷結構評估。
- 測試數據將幫助工程師在製造全尺寸演示器前完善設計。
- 該設計有潛力減少未來飛機的燃料消耗高達 30%.
NASA 工程師故意破壞一個機翼，並對結果感到滿意。位於加州愛德華茲的 NASA 阿姆斯壯飛行研究中心的研究人員將一種新的複合材料機翼設計推向毀壞的邊緣，施加的負載遠遠超過任何飛機在飛行過程中會經歷的情況。該機翼在超過其設計極限負載的 127% 時仍然存活，最終才發生故障。這一結果遠超預期，並告訴工程師在建造全尺寸版本之前需要了解的關鍵信息。該機翼名為 SWEET-15，意即結構機翼實驗評估桁架，為一個長達 15 英尺的石墨-環氧複合材料模型，安裝於 NASA 的飛行負載實驗室。
此測試標誌著代表性的複合材料桁架機翼配置首次經歷這類結構評估。NASA 於 2026 年 7 月 17 日公佈了該結果。
測試過程與失效原因
為何工程師故意破壞機翼？測試機翼到破壞是航空航天認證的標準部分。工程師需要了解結構在失效前能承受多少負載，以及失效的具體位置和方式。這些失效數據通常比破壞點本身更有用。此次失效發生在機翼的後緣附近及上部機翼覆蓋層，這些位置揭示了將機翼連接到其主要結構支架及次要支撐（稱為額外支撐）的接頭在超出預期飛行範圍的負載下的行為。這些接頭是桁架機翼概念中最為複雜的特徵之一。
測試分為兩個階段進行。首先，工程師施加控制的增量負載，同時應變計驗證團隊的計算預測。然後，他們超越設計範圍，直到結構崩潰。127% 的結果—比設計極限多出 27%—被團隊形容為令人鼓舞。
桁架機翼的設計優勢
桁架機翼概念及其節省燃料的方式。傳統商業飛機的機翼在氣動效率和結構實用性之間存在妥協。更長且更薄的機翼產生的阻力較小，燃料消耗也較少，但在巡航速度下難以建造、維護和穩定以抵抗振動和顫動。超音速桁架機翼通過添加對角支撐（類似於懸索橋的鋼索）來支持異常長且薄的機翼，解決了這一問題。這些支撐在氣動上被設計成能夠產生升力，並提供支持。NASA 估計該設計相比目前服役的飛機可減少高達 30% 的燃料消耗。
SWEET-15 測試由 NASA 的先進航空交通技術項目資助，並代表著該機構在確認該概念之前的一個關鍵里程碑。
數據對未來飛機的意義。自 2023 年以來，NASA 與波音在可持續飛行演示器項目上合作，合共投資 11.5 億美元。該計劃計劃在 2020 年代末飛行全尺寸的桁架機翼演示器。如果成功，這項技術可能會影響下一代窄體商業飛機—即 130 至 210 座的飛機，這些飛機構成全球航空的主幹，預計在 2030 年代初至中期投入使用。SWEET-15 的數據直接融入該計劃。
瞭解複合材料桁架機翼的失效位置及負載，將使 NASA 和波音的工程師能在製造開始之前，完善全尺寸演示器的設計。127% 的失效結果為結構方法的可靠性提供了保證，而失效位置則為工程師提供了進一步加強的具體目標。這兩項信息正是項目在擴大之前所需的。
數據對未來航空的影響
NASA 進行的這項測試不僅展示了複合材料機翼的潛力，還為未來的航空技術鋪平了道路。通過了解機翼的失效位置和負載，工程師能夠在設計階段做出更精確的調整，從而提高飛行器的安全性和效率。此外，該技術的成功實施可能會顯著降低燃料消耗，對環保和經濟效益都有積極影響。