NASA最近研發(fā)了一種輕型可轉(zhuǎn)換金屬，這種金屬可用于支撐飛機(jī)機(jī)翼，這一技術(shù)可以讓飛機(jī)能夠轉(zhuǎn)換機(jī)翼的形狀以便進(jìn)行起飛、降落、巡航等操作，能夠減少阻力，讓飛機(jī)更為節(jié)能。

美國國家航空航天局（NASA）對裝備了形狀記憶合金機(jī)翼的無人駕駛飛機(jī)進(jìn)行了一次測試飛行。

NASA的順翼展方向自適應(yīng)機(jī)翼項(xiàng)目對裝備了這種特殊金屬的無人機(jī)進(jìn)行了一次成功的測試飛行，這種金屬被命名為形狀記憶合金。在加熱時(shí)，這種金屬片段能夠改變形狀，在冷卻時(shí)，金屬片段又會恢復(fù)原來的形狀。“這一技術(shù)就好比通過折疊彎曲來進(jìn)行結(jié)合處變形，而且不會發(fā)生折斷的危險(xiǎn)，”NASA格倫研究中心材料科學(xué)家奧斯曼·貝納方解釋說：“就像折紙一樣，折了之后還能夠恢復(fù)原狀。”通過對飛機(jī)機(jī)翼進(jìn)行更為有效的形狀控制，無人機(jī)導(dǎo)航員能夠調(diào)整機(jī)翼的形狀，讓飛機(jī)的形狀更為節(jié)能，讓機(jī)翼受到的阻力更小，進(jìn)一步減少飛機(jī)消耗燃料的數(shù)量。

原型技術(shù)評估研究無人飛機(jī)降落于愛德華茲空軍基地的NASA阿姆斯特朗飛行研究中心。NASA的順翼展方向自適應(yīng)機(jī)翼項(xiàng)目計(jì)劃能進(jìn)一步提高飛行器的性能，該項(xiàng)目將研發(fā)具有自適應(yīng)折疊功能的機(jī)翼外端部分，以適應(yīng)不同飛行環(huán)境的要求。NASA的工程師認(rèn)為，該技術(shù)將能夠保障無人機(jī)具有橫向穩(wěn)定性，還能夠減少空氣阻力。

這種形狀可轉(zhuǎn)換合金并非什么新型材料，實(shí)際上，人類在上世紀(jì)五十年代就在一次偶然的機(jī)會中發(fā)明了該種合金，在此之前，這種合金已經(jīng)用于醫(yī)療及航空產(chǎn)業(yè)。貝納方說，人們甚至可以在洗碗機(jī)、玩具等普通家用產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)這種特殊合金。形狀記憶合金具有超彈性，利用形狀記憶合金減振系統(tǒng)，洗碗機(jī)機(jī)身的諧振頻率可降低到1Hz以下，使用這種洗碗機(jī)的廚房要安靜不少。這種合金技術(shù)是航空航天事業(yè)反哺人類地球生活的一個(gè)例證。

對機(jī)翼進(jìn)行折疊也并非什么新鮮的想法，但是，具體實(shí)現(xiàn)這一想法卻存在不少的技術(shù)困難。在此之前就已經(jīng)提出過不少版本的折疊機(jī)翼設(shè)計(jì)方案，但這些方案都依賴于傳統(tǒng)的水力或電力驅(qū)動引擎來改變處于飛行狀態(tài)的機(jī)翼形狀。這些附加的設(shè)備都非常沉重而且還需要消耗能源，這就抵消了采用折疊機(jī)翼帶來的節(jié)能效果，之前的設(shè)計(jì)方案因?yàn)轶w積大、重量重，還特別不適宜用于小型或不太厚實(shí)的機(jī)翼。但是，形狀記憶合金重量較輕，不需要大型引擎來進(jìn)行驅(qū)動，這是一種非常具有前景的材料，能夠真正使得形狀可轉(zhuǎn)換飛機(jī)機(jī)翼做到更加節(jié)能。

以前沒有對這種合金進(jìn)行試驗(yàn)的原因是，能夠在飛機(jī)機(jī)翼上發(fā)揮作用的合金還沒有研發(fā)出來。之前的科研工作曾經(jīng)研發(fā)過一些合金，但這些合金的變形溫度較低。變形溫度是指合金會發(fā)生形態(tài)變化所處的溫度。較低變形溫度的后果就是，飛機(jī)停在瀝青停機(jī)坪上都會發(fā)生機(jī)翼變形，這種情況非常危險(xiǎn)，會帶來災(zāi)難。飛行員當(dāng)然希望合金只有在收到變形指令的時(shí)候才發(fā)生形狀變化。NASA研發(fā)工作的主要突破點(diǎn)在于，他們研發(fā)了一種優(yōu)質(zhì)的合金，這種合金的變形溫度高達(dá)150攝氏度。“在瀝青飛機(jī)場上是不會出現(xiàn)這種溫度的，”貝納方說：“只有在你下達(dá)操作指令的時(shí)候，合金才會達(dá)到150攝氏度的高溫。”

NASA格倫研究中心的奧斯曼·貝納方展示3D打印的形狀記憶合金激活裝置模型，激活裝置模型將用于測試合金材料與全尺寸機(jī)翼之間的適應(yīng)性，激活裝置將用于F/A-18“大黃蜂”艦載單座雙發(fā)超音速多用途戰(zhàn)斗機(jī)。NASA認(rèn)為，使用先進(jìn)形狀記憶合金激活裝置對飛行過程中的飛機(jī)機(jī)翼進(jìn)行折疊變形，將徹底改變將來的飛機(jī)設(shè)計(jì)。

為了研發(fā)新型合金組合方案，貝納方及其研究小組首先研究了傳統(tǒng)形狀記憶合金的組合方案，傳統(tǒng)方案使用的金屬一般是鎳及鈦，后來，貝納方逐步添加其他元素，并研究添加之后對提高變形溫度發(fā)生了何種影響。有一次，他們試驗(yàn)成功了一個(gè)小樣本，該樣本只會隨著溫度的升高而發(fā)生形狀變化，他們立即擴(kuò)大了樣本數(shù)量，制造出足夠的材料，以便在工業(yè)規(guī)模上進(jìn)行生產(chǎn)。之后，貝納方及其研究小組將使用他們研發(fā)合金制造激活裝置，并安裝在一架無人飛機(jī)上。

F/A-18“大黃蜂”艦載單座雙發(fā)超音速多用途戰(zhàn)斗機(jī)

機(jī)翼上可以看見明顯的折疊裝置

同軍用飛機(jī)或商用飛機(jī)相比，這家無人機(jī)顯得相對較小。但是，無人機(jī)的測試工作取得了成功，在今后的研究工作中，研究小組還將克服很多其他的挑戰(zhàn)和困難。目前，合金僅在受控環(huán)境中進(jìn)行過測試，還需要對這種合金進(jìn)行更多的測試，以確保該合金能夠在幾十年的時(shí)間長度內(nèi)經(jīng)受雷電、暴風(fēng)雨、冰雹、鳥類撞擊的嚴(yán)峻考驗(yàn)。研究小組還希望研發(fā)更好、更新的方法來執(zhí)行加熱及冷卻操作，這兩種操作負(fù)責(zé)激活合金以發(fā)生形狀變化，他們希望合金材料能夠更快、更連續(xù)地進(jìn)行形狀變化。然而最后一個(gè)要克服的困難是，他們要和工程師合作，以便研究如何將這種合金材料整合到將來的飛機(jī)設(shè)計(jì)方案當(dāng)中。

非常可惜的是，貝納方及其研究小組所研發(fā)合金使用的主要材料包括鎳及鈦，但添加其他金屬元素，這些其他的金屬元素，目前還沒有公布具體細(xì)節(jié)。

形狀記憶合金轉(zhuǎn)矩管激活裝置樣品。NASA使用這種合金來對飛行狀態(tài)下的飛機(jī)機(jī)翼進(jìn)行折疊變形操作。形狀記憶合金是一種工程鎳鈦合金，這種合金能夠經(jīng)過訓(xùn)練，在加熱變形時(shí)恢復(fù)到期望的形狀。

研究小組的下一步工作將是擴(kuò)大測試工作的規(guī)模，制造可用于F18噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的激活裝置。F18噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)已經(jīng)安裝了可折疊機(jī)翼以便該種飛機(jī)在航空母艦上停泊，如果該戰(zhàn)斗機(jī)能夠安裝使用形狀記憶合金制造的可折疊機(jī)翼，就可以拆除笨重的傳統(tǒng)機(jī)翼折疊機(jī)械裝置，這將極大地減輕飛機(jī)重量，提高飛機(jī)性能。

形狀記憶合金折疊裝置同樣可用于太空飛行。貝納方說，NASA將于2018年3月發(fā)射的一顆人造衛(wèi)星就安裝了另一種形狀記憶合金，這種合金也是由格倫研究中心研發(fā)制造的，其變形溫度更高。這種合金的激活裝置在受到陽光照射加熱時(shí)將會激活形狀記憶合金，使合金變換形狀，在太空之中完成太陽能電池板陣列的展開及部署工作。

國際空間站及其他航天器均需要在太空中部署大量的太陽能電池板陣列

太陽能電池板陣列前面的支架是形狀記憶合金，形狀記憶合金能夠記住在特定溫度下自己的形狀，這也是相變機(jī)理產(chǎn)生的效果。當(dāng)使用環(huán)境溫度發(fā)生變化達(dá)到特定溫度時(shí)，它會按原來設(shè)定的形狀自動伸展開來。國際空間站、探測器、人造衛(wèi)星等航天器上所使用的太陽能電池板陣列就是用形狀記憶合金制作的。當(dāng)航天器升空后受到太陽輻照，溫度升到特定數(shù)值時(shí)自動展開，進(jìn)行工作。