Κινέζοι ερευνητές αεροδιαστημικής αποκάλυψαν τον περασμένο μήνα μια σημαντική πρόοδο στον σχεδιασμό αεροσκαφών που θα μπορούσε να αναδιαμορφώσει το μέλλον των stealth βομβαρδιστικών. Η εργασία, η οποία περιγράφεται λεπτομερώς σε μια μελέτη από ομοτίμους, υποδεικνύει έναν τρόπο για τα αεροσκάφη με ιπτάμενες πτέρυγες να πετούν με ασφάλεια πολύ πιο γρήγορα από πριν.
Tα βομβαρδιστικά νέας γενιάς
Εάν υιοθετηθεί, η τεχνολογία θα μπορούσε να επιτρέψει στα stealth βομβαρδιστικά επόμενης γενιάς της Κίνας να πλησιάζουν ή να ξεπερνούν τις υπερηχητικές ταχύτητες διατηρώντας παράλληλα τη χαμηλή υπογραφή τους στο ραντάρ. Η ανακοίνωση σηματοδοτεί μια πιθανή μετατόπιση σε μια δεκαετιών ισορροπία μεταξύ ταχύτητας και stealth που έχει περιορίσει εδώ και καιρό τα σχέδια βομβαρδιστικών των ΗΠΑ και της Ρωσίας.
Σχεδιασμός ιπτάμενων πτερύγων και η κρυφή του αδυναμία
Οι μηχανικοί έχουν εξερευνήσει τα αεροσκάφη με ιπτάμενες πτέρυγες από τη δεκαετία του 1930. Σε αυτή τη διάταξη, η άτρακτος και τα φτερά συγχωνεύονται σε μια ενιαία ευρεία επιφάνεια. Το σχήμα μειώνει την αντίσταση, βελτιώνει την απόδοση καυσίμου και μειώνει σημαντικά την αντανάκλαση του ραντάρ.
Η ιπτάμενη πτέρυγα έχει ένα σοβαρό μειονέκτημα. Χωρίς ουρά, το αεροσκάφος αντιδρά γρήγορα στις αλλαγές του ύψους. Ταυτόχρονα, τα μακριά και λεπτά φτερά του μπορούν να κάμπτονται υπό ροή αέρα υψηλής ταχύτητας. Όταν η ταχύτητα αυξάνεται, αυτή η κάμψη μπορεί να μετατραπεί σε βίαιη δόνηση σε ολόκληρη τη δομή.
Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται άκαμπτο ελαστικό συζευγμένο πτερύγιο. Μόλις ξεκινήσει, μπορεί να αποσταθεροποιήσει ένα αεροσκάφος μέσα σε δευτερόλεπτα. Σε ακραίες περιπτώσεις, η δόνηση μπορεί να προκαλέσει δομική αστοχία στον αέρα.
Για να αποφευχθεί αυτός ο κίνδυνος, τα αεροσκάφη με πτέρυγες όπως το B-2 έχουν περιοριστεί σε υποηχητικές ταχύτητες πολύ κάτω από την ταχύτητα του ήχου, περίπου 767 μίλια ανά ώρα σε υψόμετρο. Αυτός ο περιορισμός μειώνει την ικανότητά τους να φτάνουν γρήγορα σε στόχους ή να διαφεύγουν μόλις ανιχνευθούν από τις σύγχρονες αντιαεροπορικές άμυνες.
Ένας νέος τρόπος για να σταματήσει το επικίνδυνο πτερύγιο
Η μελέτη της 15ης Δεκεμβρίου προτείνει μια λύση σε αυτό το μακροχρόνιο πρόβλημα. Ο καθηγητής Huang Rui του Πανεπιστημίου Αεροναυτικής και Αστροναυτικής του Nanjing και ο καθηγητής Hu Haiyan του Ινστιτούτου Τεχνολογίας του Πεκίνου σκιαγράφησαν μια μέθοδο για την καταστολή του πτερυγισμού κατά την πτήση.
«Αυτή η τεχνολογία βελτιώνει την ασφαλή ταχύτητα πτήσης κατά 62,5%, σημειώνοντας παγκόσμιο ρεκόρ σε αυτόν τον τομέα», δήλωσε το Πανεπιστήμιο Αεροναυτικής και Αστροναυτικής του Ναντζίνγκ σε δελτίο τύπου στις 9 Ιανουαρίου.
Η προσέγγιση βασίζεται στην ενεργή καταστολή. Αντί να προστεθούν βαριές ενισχύσεις ή να επανασχεδιαστεί η άτρακτος, το σύστημα χρησιμοποιεί υπάρχοντες ενσωματωμένους αισθητήρες. Αυτοί οι αισθητήρες παρακολουθούν συνεχώς τις συνθήκες πτήσης και ανιχνεύουν πρώιμα σημάδια δόνησης.
Με βάση αυτά τα δεδομένα, το σύστημα κάνει γρήγορες προσαρμογές στη ροή του αέρα γύρω από τα φτερά. Η απόκριση λειτουργεί σαν αόρατη υποστήριξη, σταματώντας το πτερύγιο πριν αναπτυχθεί. Η μέθοδος δεν απαιτεί σημαντικές δομικές αλλαγές, διευκολύνοντας την ενσωμάτωσή της σε μελλοντικά σχέδια.
Δέκα χρόνια έρευνας και πραγματικών δοκιμών πτήσης
Η ομάδα αφιέρωσε μια δεκαετία αναπτύσσοντας τη θεωρία πίσω από το σύστημα. Απλοποίησαν τον τρόπο πρόβλεψης του πτερυγίου, μειώνοντάς το σε τέσσερις βασικούς παράγοντες. Αυτό τους επέτρεψε να αναπτύξουν το πρώτο πλήρως ανεξάρτητο λογισμικό της Κίνας για τη μοντελοποίηση της άκαμπτης-ελαστικής, συζευγμένης δυναμικής πτήσης, το οποίο περιγράφει πώς μια εύκαμπτη πτέρυγα αλληλεπιδρά με το σώμα του αεροσκάφους σε υψηλή ταχύτητα.
Για να επικυρώσουν την ιδέα, οι ερευνητές κατασκεύασαν ένα drone με ιπτάμενες πτέρυγες με μακριά, στενά φτερά. Κατά τη διάρκεια δοκιμαστικών πτήσεων, το αεροσκάφος έφτασε σε ταχύτητες 62,5% πάνω από το κανονικό όριο πτερυγισμού πριν από την εμφάνιση αστάθειας. Αυτό έθεσε ένα παγκόσμιο σημείο αναφοράς για την απόδοση ταχύτητας πτερυγίων πτήσης.
Όπως εξήγησε ο Huang σε συνέντευξή του στο Jiangsu News, «Εάν ένα συγκεκριμένο μοντέλο αεροσκάφους μπορεί σήμερα να πετάξει με Mach 0,5, με την τεχνολογία μας, η ταχύτητά του θα μπορούσε να αυξηθεί σε Mach 0,7 και η δομή του θα γινόταν πιο σταθερή». Το Mach 0,7 είναι περίπου 537 μίλια ανά ώρα σε υψόμετρο πλεύσης.
Τι σημαίνει αυτό για τα μελλοντικά βομβαρδιστικά
Στρατιωτικοί αναλυτές λένε ότι τα ευρήματα αμφισβητούν την πεποίθηση ότι τα αεροσκάφη με πτέρυγες πτήσης πρέπει να παραμένουν υποηχητικά. Τα σημερινά στρατηγικά βομβαρδιστικά ακολουθούν δύο σαφείς διαδρομές. Το αμερικανικό B-2 επικεντρώνεται στη μυστικότητα και την επιβίωση, αλλά θυσιάζει την ταχύτητα. Το ρωσικό Tu-160 δίνει έμφαση στην ταχύτητα και το ωφέλιμο φορτίο, φτάνοντας έως και Mach 2,05 (περίπου 1.570 μίλια ανά ώρα), αλλά του λείπει η μυστικότητα.
Το επερχόμενο βομβαρδιστικό H-20 της Κίνας αναμένεται ευρέως να χρησιμοποιήσει μια διάταξη πτερυγίων πτήσης παρόμοια με αυτή του B-2. Με αυτήν την τεχνολογία κατά των πτερυγίων, θα μπορούσε να πετάει σημαντικά πιο γρήγορα παραμένοντας αθόρυβο. Αυτό θα αποτελούσε μια τρίτη προσέγγιση, που θα συνδυάζει την απόκρυψη με βελτιωμένη ταχύτητα και απόκριση, και ενδεχομένως θα άλλαζε τον τρόπο με τον οποίο σχεδιάζεται και αναπτύσσεται η μελλοντική αεροπορική ισχύς.
