2026年4月16日

 

• 德國航空航天中心（DLR）研發出一種新型飛機機翼，可以在飛行過程中改變形狀。
• 人工智慧控制機翼，並在發生故障時自動進行調整。
• 目標是使採用這種機翼的飛機效率更高、更容易控制，甚至更安全。
• 在初步飛行測試取得成功後，該概念將進一步研究。
• 重點領域：航空、無人機系統

 

德國航空航天中心（DLR）的morphAIR計畫旨在研發一種可在飛行過程中改變形狀的機翼結構。研究人員希望透過這種新型機翼概念，提高飛機的效率和操控性。為此，他們為無人測試飛機PROTEUS配備了一套傳統機翼和一套可變形（即能夠改變形狀）的機翼。 DLR已在位於科赫施泰特的國家無人機系統測試中心進行了初步飛行試驗，驗證了該機翼的功能。

「這種可變形機翼可以在飛行過程中改變形狀，從而更好地適應不同的飛行條件，」德國航空航天中心輕型系統研究所的專案經理馬丁·拉德斯托克解釋。

 

HyTEM技術取代了傳統的襟翼和副翼。

兩組機翼均完全由纖維複合材料製成。變形機翼的後緣區域採用超彈性後緣變形系統（HyTEM），可實現形狀可變，從而實現機翼的無縫、無段變形。 「HyTEM 概念用分佈在整個翼展上的多個小型致動器組成的智能係統取代了傳統的襟翼和副翼。這些致動器可以在十個點上精確調整翼型，而不會在各區域之間產生間隙。連續的形狀降低了翼型阻力。此外，還可以對升力、誘導阻力和飛機操控性進行精確控制，這對於空氣力學的優勢控制，這對於飛行道。除了提高效率外，這項技術還有望提高安全性，因為控制功能可以分佈在整個機翼上。

該計畫的關鍵要素是由德國航空航天中心（DLR）飛行系統研究所開發的基於人工智慧的飛行控制系統。該系統專為變形機翼獨特的運動特性而設計。自適應演算法能夠在飛行過程中偵測實際飛行行為與先前訓練模型之間的差異。在這種情況下，演算法會持續調整其內部模型。在訓練過程中，系統也會專門模擬單一控制面的損壞和故障。這使得演算法能夠學習識別飛行中的此類變化，並以盡可能保持飛行穩定性的方式控制剩餘的執行器。與傳統的飛行控制系統不同，這種自適應方法能夠最佳化協調眾多分散式執行器。這確保了變形結構的空氣動力學潛力得到充分發揮，同時提高了可靠性。

在這方面，可靠的證據表明，僅需少量測量數據點即可重建表面壓力分佈，這非常有幫助。德國航空航天中心（DLR）空氣動力學與流動技術研究所為PROTEUS系統設計了相應的功能，使系統能夠立即「感知」其當前的流場。測試飛機隨後可以將重建的壓力場與預期狀態進行比較，自動檢測局部偏差，並將這些偏差解釋為相關的擾動。

 

新型機翼設計已成功完成飛行測試

在初步測試中，德國航空航天中心（DLR）的科學家們成功地對兩種機翼方案進行了飛行測試。他們將參考機翼和新開發的變形機翼都整合到飛機上並進行了測試。這些測試的主要目的是驗證飛行性能和系統整合度，並為後續的測量和研究奠定了重要的基礎。

儘管研究人員是在縮比飛行試驗中收集數據，但其空氣動力學和結構設計（最高速度達300公里/小時，翼載荷為70公斤/平方公尺）也適用於小型飛機。為了驗證其可擴展性，德國航空航天中心（DLR）將於2026年使用總質量約70公斤的PROTEUS無人機進行飛行測試。試驗結果將在UAdapt（無人機機翼適配）計畫中進一步開發。

 

[照片]

(A) PROTEUS 測試飛機配備 morphAIR 機翼

PROTEUS 測試飛機及其主動式 morphAir 機翼在飛行中的圖形表示。

(B) PROTEUS 和 ISTAR

無人實驗飛機 PROTEUS 位於實驗飛機 ISTAR 旁。