美国宇航局（NASA）近日将一款”支撑梁机翼”（truss-braced wing）设计推至破坏极限，获得了关于复合材料版本结构失效方式的首批实验数据。这项测试为下一代更具燃油效率的飞机设计提供了关键验证。
NASA的SWEET-15（Structural Wing Experiment Evaluating Truss-bracing）试验件是一架4.57米（15英尺）缩比机翼，按全尺寸设计的翼展和翼弦的18.6%制造。该机翼在NASA兰利研究中心使用ISAAC机器人制造，该机器人2014年引进时是全球仅有的三台同类设备之一，能够沿曲线路径而非直线铺设碳纤维丝束。这种”丝束转向”技术使工程师能够将材料精确布置在载荷需要的位置，从而在其他部位减轻重量。
测试在NASA阿姆斯特朗飞行载荷实验室进行。工程师使用液压作动器逐级弯折机翼，同时光纤传感系统（FOSS）沿结构记录数千个应变测量值。机翼承受了设计极限载荷（飞行中可能遇到的最大力）而未出现任何问题。测试团队继续施压，远超出安全裕度，最终机翼在设计极限载荷的127%时发生破坏。破坏位置位于后缘附近和机翼上蒙皮。
根据NASA研究员Brian H. Mason及其同事在AIAA SciTech会议上发表的2025年技术论文，仅丝束转向一项就使上盖板重量比直纤维设计减轻了6.4%。
此次测试的意义在于，这是首次针对代表性复合材料支撑梁机翼开展破坏验证并获计算机模型准确预测。数据将反馈至计算机模型。连接机翼与主支柱和副支柱的接头，即支撑梁概念的关键传力路径，通过了结构验证，提供了认证级证据，证明该设计满足安全要求。
跨音速支撑梁机翼（TTBW）概念是NASA自2000年代末以来一直在研发的项目，仅机翼一项就旨在实现8%至10%的燃油消耗降低，结合改进型发动机和材料后最高可达30%。X-66A验证机是一架经过大幅改装的MD-90飞机，配51.8米（170英尺）支撑梁机翼，于2023年被NASA选入可持续飞行验证机项目，但波音公司于2025年4月无限期暂停了该项目。
尽管如此，SWEET-15数据仍然直接适用。这些数据还支持了美国航空气候行动计划到2050年实现温室气体净零排放的更广泛目标。如果支撑梁机翼在2030年代投入下一代单通道飞机使用，全球机队每年可减少数百万吨燃油消耗。
来源
1. S. Mann,《NASA Pushes New Wing Design to Find Structural Limits》,NASA Armstrong Flight Research Center,2026年7月17日。https://www.nasa.gov/centers-and-facilities/armstrong/nasa-pushes-new-wing-design-to-find-structural-limits/
2. B.H. Mason,E.K. Anderson,A.M. Cardona,C.V. Jutte,& R.A. Larson,《Structural Sizing of a Tow-Steered Truss-Braced Wing Box Test Article (SWEET-15)》,AIAA SciTech 2025。NASA/TM-20240014171。
婷 翻译