Μια ομάδα Κινέζων επιστημόνων αποκάλυψε ένα πρωτότυπο υπερηχητικού αεροσκάφους που θα μπορούσε να αναδιαμορφώνεται εν κινήσει και να πετά με ταχύτητες άνω του Mach 5, δηλαδή πάνω από 6.100 χιλιόμετρα την ώρα. Αν τα στοιχεία επιβεβαιωθούν, πρόκειται για μια τεχνολογία που όχι μόνο επαναπροσδιορίζει τις δυνατότητες των υπερηχητικών πτήσεων, αλλά και αμφισβητεί τα ίδια τα όρια της αεροδυναμικής μηχανικής.
Το project αναπτύχθηκε από τον Wang Peng και την ομάδα του στο National University of Defence Technology (NUDT) και δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, την κορυφαία αεροδιαστημική επιθεώρηση της Κίνας. Εκεί, οι ερευνητές παρουσιάζουν ένα «μεταμορφικό» αερόχημα, εξοπλισμένο με πτυσσόμενα φτερά που μπορούν να αλλάζουν διαμόρφωση σε πραγματικό χρόνο, προσαρμόζοντας το σχήμα του οχήματος στις συνθήκες πτήσης.
Στο επίκεντρο βρίσκεται η λεγόμενη τεχνολογία μορφοποίησης, δηλαδή η ικανότητα ενός αεροσκάφους να μεταβάλλει τη δομή του για να ανταποκριθεί σε διαφορετικές ταχύτητες και ατμοσφαιρικές πιέσεις. Όταν τα φτερά αναδιπλώνονται, το προφίλ γίνεται πιο κομψό και λεπτό, μειώνοντας την αντίσταση του αέρα και επιτρέποντας την επίτευξη υπερηχητικών ταχυτήτων. Αντίθετα, όταν εκτείνονται, αυξάνεται η άντωση και η ευελιξία, δίνοντας στο όχημα τη δυνατότητα να στρίψει ή να αλλάξει κατεύθυνση με ακρίβεια.
Αυτό το είδος τεχνολογίας θεωρούνταν για δεκαετίες το «Άγιο Δισκοπότηρο» της αεροναυπηγικής. Οι περισσότεροι υπερηχητικοί πύραυλοι και αεροσκάφη πρέπει να διαλέξουν: ή τη βέλτιστη γεωμετρία για ταχύτητα ή για ευελιξία. Ο συνδυασμός και των δύο παραμένει εξαιρετικά δύσκολος, καθώς στις ταχύτητες πάνω από Mach 5 οι θερμοκρασίες ξεπερνούν τους 2.000 °C και οι μηχανικές καταπονήσεις είναι ακραίες. Κάθε κινητό εξάρτημα μπορεί να αποτελέσει σημείο αστοχίας.
Η ομάδα του Wang Peng δοκίμασε την ιδέα μέσα από προσομοιώσεις που συνδυάζουν πραγματικά φυσικά εξαρτήματα με εικονικούς υπολογισμούς, ώστε να αναπαράγουν σε πραγματικό χρόνο τις αντιδράσεις του συστήματος. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι ο μηχανισμός ελέγχου μπορεί να υπολογίζει σε κλάσματα δευτερολέπτου τις μεταβολές στην άντωση και στη σταθερότητα, προσαρμόζοντας τους μηχανικούς ενεργοποιητές χωρίς καθυστερήσεις ή δονήσεις.
Για να το πετύχουν αυτό, οι μηχανικοί ανέπτυξαν έναν προηγμένο αλγόριθμο ελέγχου που βασίζεται σε τρεις πυλώνες:
- Ακριβές μαθηματικό μοντέλο υψηλής τάξης που προβλέπει τη συμπεριφορά του οχήματος σε διάφορες ταχύτητες.
- Prescribed performance control, μια μέθοδος που ορίζει αυστηρά όρια σφάλματος και χρόνου απόκρισης.
- Super-twisting sliding-mode control, μια τεχνική ικανή να φιλτράρει θόρυβο και αβεβαιότητες χωρίς να θυσιάζει τη σταθερότητα.
Η συνδυαστική χρήση αυτών των τεχνικών επέτρεψε στον πύραυλο να «σκέφτεται» μηχανικά, δηλαδή να αντιλαμβάνεται τις αλλαγές στη ροή του αέρα και να προσαρμόζει το σχήμα του πριν χαθεί η ισορροπία.
Η Κίνα έχει ήδη επενδύσει τεράστια ποσά στην ανάπτυξη υπερηχητικών πυραύλων, όπως ο CJ-1000, που μπορεί να πλήξει κινητούς στόχους σε μεγάλες αποστάσεις. Η ενσωμάτωση μεταμορφικών φτερών σε τέτοιου είδους όπλα θα προσέφερε τεράστιο πλεονέκτημα: μεγαλύτερη ταχύτητα, καλύτερη ευελιξία και δυσκολότερη ανίχνευση από τα υπάρχοντα αμυντικά συστήματα.
Ένας πύραυλος που μπορεί να αλλάζει το σχήμα του ανάλογα με τη φάση της πτήσης του — συμπαγής και αιχμηρός για να διαπερνά την ατμόσφαιρα, φαρδύτερος και σταθερός για ελιγμούς στόχευσης — θα μπορούσε να αποτελέσει τη ραχοκοκαλιά της επόμενης γενιάς υπερηχητικών όπλων. Και σύμφωνα με την ομάδα του NUDT, το πρωτότυπο που παρουσίασαν δείχνει ότι αυτή η ιδέα είναι πλέον εφικτή, όχι θεωρητική.
Παρότι οι πρώτες εφαρμογές είναι στρατιωτικές, οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι η τεχνολογία θα μπορούσε να βρει θέση και στην πολιτική αεροπλοΐα. Ένα αεροσκάφος ικανό να αλλάζει σχήμα εν πτήσει θα μπορούσε, για παράδειγμα, να μειώσει δραματικά τους χρόνους διαδρομής μεταξύ ηπείρων, μετατρέποντας ταξίδια που σήμερα διαρκούν δέκα ώρες σε πτήσεις διάρκειας μίας ή δύο. Παράλληλα, τέτοια οχήματα θα μπορούσαν να αξιοποιηθούν για υπερταχείες αποστολές φορτίων ή ανταλλακτικών, φέρνοντας πιο κοντά ένα μέλλον όπου η παγκόσμια εφοδιαστική αλυσίδα λειτουργεί σχεδόν σε πραγματικό χρόνο.
Το πιο εντυπωσιακό ίσως στοιχείο αυτής της έρευνας είναι ότι αναδεικνύει ένα νέο παράδειγμα στη μηχανική σχεδίαση: τα οχήματα δεν χρειάζεται πλέον να είναι στατικά. Αντίθετα, μπορούν να είναι προγραμματιζόμενα, ζωντανά μηχανικά συστήματα που αντιδρούν δυναμικά στο περιβάλλον τους.
[source]
