1903 年 12 月 17 日是一个历史性的时刻——莱特兄弟（Wright Brothers）“飞行者一号”首次成功起飞，象征着人类开始踏上征服天空的旅程。

　　当时，“飞行者一号”的机翼是由云杉木和帆布构成，飞行员通过线缆和铰链来控制机翼的弯曲和扭转。实际上，现代机翼都是采用与此截然不同的分离式的铰接翼片以及副翼设计。

　　多年以来，研究者一直致力于制造像鸟儿翅膀般自由伸展的可变形机翼，来代替传统分离式机械襟翼，然而却鲜有成效。

　　通常的典型做法是在机翼内部使用机械控制装置，从而让机翼具备变形的功能。然而，最大的问题是机械装置往往会让机翼的重量变得过大，这样就抵消了变形能力在空气动力学方面产生的效率优势。此外，这种方法增大了机翼构造的复杂性，其可靠性也会降低。

　　近日，MIT（麻省理工学院）和NASA（美国国家航空与航天局）强强联合，研发出一种新型可变形机翼——利用小型、轻量的模块化结构组装而成，可实现机翼整体平滑变形，不但能提升机翼空气动力学性能，还能极大地简化机翼制造过程以及降低燃料消耗，同时提升整机飞行的敏捷性。该研究成果发表于国际杂志《Soft Robotics》上。

　　空客公司（Airbus）新兴技术与概念部门的首席技术专家文森特·卢比埃（Vincent Loubiere）称：“我觉得这称得上是一次革命，打开了颠覆性创新的大门。该技术开辟的前景和领域十分令人兴奋。”

　　组成机翼的模块化结构：单个模块、两个模块连接以及多个模块组装。图片来源：DOI: 10.1089/soro.2016.0032

　　该新型可变形机翼背后的基本原理就像“乐高积木”——利用一系列微型、轻量化结构模块，从而组装成无限可能的形状。其中，结构化模块称为“数字化材料”。该初始实验模型是由人工进行各模块组装，后续可开发出微型机器人辅助组装。研究团队称，目前已开发出此类机器人的原型机。

“数字化材料”：小型、轻量化结构模块

　　虽然每一个独立的模块都是高强度的刚性件，但是通过精确选择模块的尺寸和材料，以及组装方式和形状，最终能够获得对整体形状变形性的灵活、精确调控。模块化结构组装而成的机翼可以实现整体平滑性变形，而不是像以往那样只是移动机翼的襟翼部分。

可变形机翼测试模型进行扭转运动测试，同时保持表面平滑。图片来源：Kenneth Cheung/NASA

　　研究者将初始模型的实验目标设定为：能够精确模拟传统分离式机械襟翼的扭曲运动，并且保持整体机翼表面平滑的空气动力学特性。如上图，通过一对小型马达对机翼端部施加扭曲压力，整个机翼沿着长度方向可进行均匀变形和扭转。

　　格森菲尔解释称，通过组装一系列相同的小模块获得大型、复杂结构的方法，有机地综合了机翼对于强度、轻量化以及灵活变形性的要求，极大地简化了制造过程。

　　通常而言，现代飞机轻型复合机翼的制造都要求大型专用设备进行层叠和强化材料，但 MIT 和 NASA 提出的模块化结构能够实现快速批量化生产，以及机器人自动化组装，极大大地提升了制造效率。

于航天管理局兰利研究中心（Langley Research Center）12英尺的低速隧道进行风洞测试的可变形机翼模型侧视图。