Για δεκαετίες, οι αεροπορικές δυνάμεις παγκοσμίως αντιμετώπιζαν ένα δίλημμα: ή αορατότητα (stealth) ή ταχύτητα. Οι Ηνωμένες Πολιτείες επέλεξαν την πρώτη, η Ρωσία τη δεύτερη. Τώρα, η Κίνα φαίνεται να ανατρέπει τα δεδομένα. Κινέζοι ερευνητές παρουσίασαν μια επαναστατική εξέλιξη στον σχεδιασμό αεροσκαφών, η οποία μπορεί να δώσει στα επόμενης γενιάς κινεζικά βομβαρδιστικά αθόρυβες δυνατότητες πτήσης σε υπερηχητικές ταχύτητες, τερματίζοντας τον αιώνιο συμβιβασμό μεταξύ ταχύτητας και αορατότητας που απασχολεί εδώ και δεκαετίες τις αμερικανικές και ρωσικές αεροπορικές δυνάμεις.
Από τη δεκαετία του 1930, οι επιστήμονες μελετούν έναν τύπο αεροσκάφους γνωστό ως «ιπτάμενη πτέρυγα». Σε αντίθεση με τα συμβατικά αεροσκάφη, αυτή η σχεδιαστική φιλοσοφία ενσωματώνει την άτρακτο και τις πτέρυγες σε μία ενιαία, μεγάλη πλευρική πτέρυγα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση της αντίστασης του αέρα, τη βελτίωση της αεροδυναμικής απόδοσης και της εμβέλειας, ενώ παράλληλα ενισχύει τις δυνατότητες αορατότητας. Το πιο χαρακτηριστικό παράδειγμα αυτού του σχεδιασμού είναι το αμερικανικό βομβαρδιστικό B-2 Spirit.
Ωστόσο, αυτός ο σχεδιασμός παρουσιάζει ένα σημαντικό μειονέκτημα. Με την αφαίρεση της παραδοσιακής ουράς, το αεροσκάφος αποκρίνεται γρήγορα σε αλλαγές κλίσης, αλλά οι μακριές, λεπτές πτέρυγές του μπορεί να λυγίζουν και να δοννούνται σε ροή αέρα υψηλής ταχύτητας, προκαλώντας ενίοτε έντονες δονήσεις σε ολόκληρο το αεροσκάφος.
Αυτή η δόνηση είναι γνωστή ως «σύζευξη άκαμπτης-ελαστικής ταλάντωσης» (rigid-elastic coupled flutter). Μόλις εμφανιστεί, μπορεί να οδηγήσει σε αστάθεια πτήσης σε ήπιες περιπτώσεις, ή ακόμη και να προκαλέσει άμεση διάλυση στον αέρα σε σοβαρά σενάρια.
Για να αποφευχθούν οι κίνδυνοι ταλάντωσης, παλαιότερα αεροσκάφη τύπου ιπτάμενης πτέρυγας, συμπεριλαμβανομένου του B-2, περιορίζονταν σε υποηχητικές ταχύτητες. Αυτό αναπόφευκτα υπονομεύει την ικανότητα ταχείας αντίδρασης και διείσδυσης ενός βομβαρδιστικού, καθιστώντας δύσκολη την αποφυγή σύγχρονων συστημάτων αεράμυνας μόλις γίνει αντιληπτό.
Μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στις 15 Δεκεμβρίου στο κορυφαίο περιοδικό μηχανικής Applied Mechanics Reviews, προσφέρει μια καινοτόμο λύση. Ο καθηγητής Huang Rui από το Πανεπιστήμιο Αεροναυπηγικής και Αστροναυτικής του Ναντζίνγκ (Nanjing University of Aeronautics and Astronautics) και ο Hu Haiyan, καθηγητής στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο του Πεκίνου (Beijing Institute of Technology), πρότειναν μια τεχνολογία που μπορεί να καταστείλει αυτό το φαινόμενο κατά τη διάρκεια της πτήσης.
«Αυτή η τεχνολογία βελτιώνει την ασφαλή ταχύτητα πτήσης κατά 62,5%, σημειώνοντας παγκόσμιο ρεκόρ στον τομέα αυτό», ανέφερε το Πανεπιστήμιο Αεροναυπηγικής και Αστροναυτικής του Ναντζίνγκ σε δελτίο τύπου στις 9 Ιανουαρίου.
Για να επιτευχθεί αυτό, η ομάδα χρησιμοποίησε μια στρατηγική ενεργητικής καταστολής, η οποία λειτουργεί σαν ένα επιπλέον έξυπνο σύστημα για το αεροσκάφος, χωρίς να απαιτείται καμία επιπλέον προσθήκη ή αλλαγή στη δομή του. Χρησιμοποιεί απλώς τους αισθητήρες του ίδιου του αεροσκάφους για να «φρουρεί» ενάντια στις ταλαντώσεις.
Οι αισθητήρες παρακολουθούν τα δεδομένα πτήσης σε πραγματικό χρόνο και προσαρμόζουν τη ροή του αέρα γύρω από τις πτέρυγες αναλόγως. Αυτό δημιουργεί μια στήριξη που σταματά τις δονήσεις πριν καν ξεκινήσουν, διατηρώντας τις πτήσεις ομαλές και ασφαλείς.
Η ομάδα αφιέρωσε 10 χρόνια σε μελέτη και έρευνα, χτίζοντας θεωρίες, επιλέγοντας στρατηγικές και πραγματοποιώντας δοκιμαστικές πτήσεις.
Βρήκαν έναν απλούστερο τρόπο για να υπολογίζουν πώς και γιατί ξεκινούν οι ταλαντώσεις, χρησιμοποιώντας μόνο τέσσερις παράγοντες. Οι επιστήμονες ανέπτυξαν το πρώτο πλήρως ανεξάρτητο λογισμικό στην Κίνα για τη μοντελοποίηση της δυναμικής πτήσης της σύζευξης άκαμπτης-ελαστικής, δηλαδή πώς το σώμα του αεροσκάφους αλληλεπιδρά με τις εύκαμπτες πτέρυγές του κατά τη διάρκεια πτήσης υψηλής ταχύτητας.
Για να δοκιμαστεί η τεχνολογία, η ομάδα δημιούργησε ένα drone με σχεδιασμό ιπτάμενης πτέρυγας και μακριές, στενές πτέρυγες. Τα αποτελέσματα των δοκιμών έδειξαν ότι το αεροσκάφος θα μπορούσε να πετάξει 62,5% ταχύτερα από το συνηθισμένο πριν φτάσει στο όριο ταλάντωσης – το σημείο όπου οι δυνάμεις του αέρα προκαλούν δόνηση της πτέρυγας μέχρι να σπάσει – σηματοδοτώντας μια παγκόσμια ανακάλυψη στη μέγιστη ταχύτητα για ένα αεροσκάφος τύπου ιπτάμενης πτέρυγας.
Όπως εξήγησε ο Huang σε συνέντευξή του στο Jiangsu News: «Αν ένα συγκεκριμένο μοντέλο αεροσκάφους μπορεί αυτή τη στιγμή να πετάει 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.»
Αυτή η ανακάλυψη ξεπερνά την απλή επίτευξη ενός παγκόσμιου ρεκόρ. Στρατιωτικοί αναλυτές λένε ότι ανατρέπει την παλιά ιδέα ότι τα αεροσκάφη τύπου ιπτάμενης πτέρυγας δεν μπορούν να είναι υπερηχητικά, επιτρέποντας σε μια νέα γενιά βομβαρδιστικών να είναι ταυτόχρονα αθόρυβα και γρήγορα.
Επί του παρόντος, τα περισσότερα στρατηγικά βομβαρδιστικά ακολουθούν δύο προσεγγίσεις: το αμερικανικό B-2 δίνει έμφαση στην αορατότητα και την επιβίωση, με τον σχεδιασμό ιπτάμενης πτέρυγας και την αθόρυβη επικάλυψη να ελαχιστοποιούν την ορατότητα στο ραντάρ, αλλά η υποηχητική του ταχύτητα το καθιστά ευάλωτο αν εντοπιστεί.
Το ρωσικό Tu-160 δίνει προτεραιότητα στην ταχύτητα και την ισχύ πυρός, χρησιμοποιώντας έναν σχεδιασμό μεταβλητής γεωμετρίας πτερύγων για να φτάσει ταχύτητες έως Mach 2.05, μεταφέροντας μεγάλη ποσότητα πυραύλων. Ωστόσο, του λείπει η αορατότητα, καθιστώντας το ευάλωτο σε σύγχρονες αεράμυνες.
Το στρατηγικό βομβαρδιστικό επόμενης γενιάς της Κίνας, το H-20, αναμένεται να έχει παρόμοιο σχήμα με το B-2, σύμφωνα με πληροφορίες που κυκλοφόρησαν νωρίτερα. Με αυτή την τεχνολογία «κατά των ταλαντώσεων», θα μπορούσε να ξεπεράσει το B-2 σε ταχύτητα, αντιπροσωπεύοντας μια τρίτη οδό που συνδυάζει ταχύτητα και απόκρυψη.
