“鸟撞”原理来源于大禹“疏胜于堵”
针对这一世界性难题,西北工业大学李玉龙教授团队创新性地提出了一种新的设计理念。其理念的核心就是“以疏导能量代替对抗能量”,“就像大禹治水,‘堵’是下下策,‘疏导’才是良方。”李玉龙教授形象地说。
事实上,正是从大禹“疏胜于堵”的理念获得启发,团队想到通过改善机身结构的办法来应对鸟撞,而不是单纯改变强度和材料。
李教授是这么解释的:“鸟作为一个软体,在高速撞击的过程中,表现出的是一个液态的状态,就像水打在一块板子上一样,既然是这样的流体,那么我们就可以把它疏导得更合理。”
以尾翼为例,这里最需要保护的是主梁,因其背后附有重要的器件设备。李教授和团队在尾翼内置了一块三角形的蒙皮,用与活鸟同等质量的硅胶模块,以644km/h的速度进行冲击试验。当尾翼受到撞击,蒙皮变形成像刀片一样的利器,将冲击物飞开,从而分散冲击产生的动能,保证机身完好。
“难就难在,现有的研究很难考虑到这个角度。”李教授表示,另一个难点,在于增加结构的同时,却不能改变机翼的原本重量,不然整个机身的气体动力学结构都会改变。这就需要在减少机翼其他部分重量的同时,提升强度。
从理论到实现应用,需要一系列的实验验证。实验不仅可以验证理论,同时很多的实验数据也可以进一步修正和丰富理论。李教授说,很多时候,实验下来的结果和理论预想存在很大的偏差,看似简单的原理背后,却是整个团队夜以继日、连续多年的摸索——速度、结构上任何一处细微的变化,导致的结果将大相径庭。团队曾经一连提出几种构型,都存在一定的问题。
为了进一步加快研发效率与实验成功率,团队采用“仿真实验”与“现实实验”相结合的方式。经过多年反复验证,团队仿真实验的结果终于与真实实验几乎完全吻合!进一步验证了李教授所提出理念的可行性与有效性。
2015年夏天,李教授团队研发的“加强结构”已经通过了美国专利认证,今年就要拿到法国专利。而且,这项技术已经应用到了很多军用、民用的飞机上,也取得非常好的效果,其中就包括我国的大飞机C919。
据李教授介绍,事实上,“鸟撞”的研究领域并不限于飞机上,日常交通工具如高铁、汽车在高速运行的环境下,如何防范飞鸟、高处的落石等都是该领域的研究内容。
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