在繁忙的机场附近安家当然有它的好处。它靠近许多机构，缓解了在无尽的交通中费力赶飞机的问题。但这是有代价的——要忍受商用飞机在降落和起飞时发出的刺耳声音。
德州农工大学的研究人员进行了一项计算研究，验证了使用形状记忆合金来减少飞机降落时产生的令人不快的噪音。他们指出，这些材料可以作为被动无缝填料插入飞机机翼中，在下降过程中自动将自己部署到完美的位置。
“降落时，飞机引擎的节流阀一直开到后面，所以它们非常安静。航空航天工程系助理教授达伦·哈特尔博士说:“任何其他噪声源，比如来自机翼的噪音，对地面上的人来说都是相当明显的。”“我们希望创造出一种结构，既不会改变飞机的飞行特性，又能大幅减少噪音问题。”
研究人员将他们的发现发表在飞机杂志。
飞机噪音一直是一个持续的公共健康问题。飞机在着陆时可以产生高达75-80分贝的噪音，从长远来看，这可能会损害听力。例如，研究表明，与不住在机场附近的人相比，长期暴露在飞机噪音下的人会出现睡眠障碍，患中风和心脏病的风险也会增加。
飞机在上升和下降过程中噪音的来源是不同的。在起飞过程中，发动机是主要的噪声源。另一方面，当飞机减速着陆时，发动机不需要发电，大部分时间处于空转状态。在这个时候，机翼开始重新配置以使飞机减速并为着陆做准备。类似于百叶帘的打开，机翼的前端与主体分离。这种变化导致空气涌入所创造的空间，剧烈地旋转并产生噪音。
哈特尔说:“这个想法类似于笛子发出声音的方式。”“吹奏长笛时，吹过孔洞的空气开始在孔洞周围旋转，大小、长度以及我如何覆盖孔洞，会产生一定频率的共鸣声。同样，在机翼前缘和主翼之间产生的凹处的循环空气产生共鸣，并产生尖锐的、令人不快的噪音。”
哈特尔在美国国家航空航天局的合作者早期的工作表明，在这个海湾内使用的填充物作为一个细长的“S”形状的膜，可以绕过引起噪音的空气循环，从而减少刺耳的声音。然而，缺乏对候选材料的系统分析，这些材料可以在下降过程中呈现所需的s形几何形状，并在着陆后回落到机翼前缘。
为了解决这一差距，研究人员进行了全面的模拟，以研究由形状记忆合金制成的膜是否可以来回移动，每次着陆都改变形状。他们的分析考虑了形状记忆合金的几何形状、弹性特性以及下降过程中材料周围空气的气动流动。作为比较，研究人员还模拟了由碳纤维增强聚合物复合材料制成的膜在相同气流条件下的运动。
Hartl说，这些类型的模拟计算成本很高，因为在分析空气诱导的材料运动时，必须模拟保形材料周围的空气流动。
“每当空气对材料施加一些压力时，材料就会移动。每当这种物质移动时，它周围的空气就会以不同的方式移动。”“因此，气流的行为会改变结构，结构的运动也会改变气流。”
因此，在正确模拟材料的运动之前，该团队必须进行数百到数千次的计算。当他们分析模拟结果时，他们发现形状记忆合金和复合材料都可以改变形状以减少空气循环，从而降低噪声。然而，研究人员还发现，这种复合材料的设计窗口非常窄，可以消除噪声。
下一步，哈特尔和他的团队计划用实验来验证他们的模拟结果。在这些测试中，研究人员将用形状记忆合金填料将按比例缩小的飞机机翼模型放入风洞中。目标是在接近真实世界的情况下，检查填料是否可以部署成正确的形状并降低噪声。
哈特尔说:“我们也希望做得更好。“我们也许能够创造出更小的结构，既能降低噪音，又不需要s型，s型实际上相当大，而且可能很重。”
这项研究的其他贡献者包括英国布里斯托大学的Gaetano Arena博士、Rainer Groh博士和Alberto Pirrer博士;来自弗吉尼亚州NASA兰利研究中心的特拉维斯·特纳博士;以及目前就职于ATA工程公司的威廉·斯科尔滕。
这项研究由工程和物理科学研究委员会、皇家工程院和NASA兰利研究中心资助。