Γερμανοί μηχανικοί δοκιμάζουν πτέρυγες αεροσκαφών που αλλάζουν σχήμα εν πτήσει
Γερμανοί μηχανικοί δοκίμασαν πτέρυγες αεροσκαφών που μπορούν να αλλάζουν φυσικά σχήμα κατά τη διάρκεια της πτήσης, ακόμη και υπό συνθήκες διαταραχών, ώστε να προσαρμόζονται στις μεταβαλλόμενες συνθήκες και να καθιστούν τα αεροσκάφη πιο αποδοτικά, ασφαλέστερα και ευκολότερα στον έλεγχο. Το Γερμανικό Κέντρο Αεροδιαστημικής (DLR), ένας από τους μεγαλύτερους ερευνητικούς οργανισμούς μηχανικής και επιστήμης στην Ευρώπη, δοκίμασε το σύστημα με το μη επανδρωμένο πειραματικό αεροσκάφος PROTEUS στις αρχές Απριλίου του 2026.
Στο πλαίσιο του έργου morphAIR, οι επιστήμονες εξόπλισαν το PROTEUS τόσο με ένα συμβατικό σύνολο πτερύγων όσο και με ένα σύνολο πτερύγων μεταβαλλόμενου σχήματος, όπως αναφέρει το interestingengineering. Οι δοκιμές πραγματοποιήθηκαν στο Εθνικό Πειραματικό Κέντρο Δοκιμών για Μη Επανδρωμένα Συστήματα Αεροσκαφών. «Η πτέρυγα μεταβαλλόμενου σχήματος μπορεί να αλλάζει τη μορφή της κατά τη διάρκεια της πτήσης, επιτρέποντάς της να προσαρμόζεται ιδανικά σε διαφορετικές συνθήκες πτήσης», επεσήμανε ο Μάρτιν Ράντεστοκ από το Ινστιτούτο Ελαφρών Κατασκευών του DLR.
Το έργο επικεντρώνεται στην ανάπτυξη πτερύγων που μπορούν να προσαρμόζουν το σχήμα τους συνεχώς στον αέρα. Για την αντιμετώπιση αυτής της πρόκλησης, οι επιστήμονες σχεδίασαν σύνολα πτερύγων κατασκευασμένα εξ ολοκλήρου από σύνθετα υλικά ενισχυμένα με ίνες. Παράλληλα, το ζεύγος πτερύγων μεταβαλλόμενου σχήματος διαθέτει ένα εύκαμπτο οπίσθιο τμήμα, το οποίο καθίσταται εφικτό μέσω του συστήματος Υπερελαστικής Μεταβολής Οπίσθιου Άκρου (HyTEM). Το σύστημα αυτό επιτρέπει στην πτέρυγα να παραμορφώνεται ομαλά και χωρίς διακριτά βήματα.
Επιπλέον, δίνει τη δυνατότητα στις πτέρυγες να ανταποκρίνονται δυναμικά σε αναταράξεις, στη ροή του αέρα και στις μεταβαλλόμενες συνθήκες. Ο Μάρτιν Ράντεστοκ ανέφερε ότι το HyTEM αντικαθιστά τα πτερύγια (flaps) με πολλούς μικρούς ενεργοποιητές κατανεμημένους κατά μήκος του ανοίγματος της πτέρυγας. «Αυτοί μπορούν να προσαρμόζουν με ακρίβεια το προφίλ της πτέρυγας σε δέκα σημεία χωρίς να δημιουργούνται κενά μεταξύ των τμημάτων», δήλωσε, προσθέτοντας ότι το συνεχές σχήμα μειώνει την αντίσταση προφίλ. «Επιπλέον, η άντωση, η επαγόμενη αντίσταση και ο έλεγχος του αεροσκάφους μπορούν να επηρεαστούν στοχευμένα, κάτι που αποτελεί σημαντικό πλεονέκτημα για την αεροδυναμική και τη μηχανική πτήσης».
Πέρα από την αυξημένη αποδοτικότητα, το σύστημα ενισχύει και την ασφάλεια, καθώς κατανέμει τον έλεγχο σε ολόκληρη την πτέρυγα. Με απλά λόγια, αντί για ξεχωριστά κινούμενα μέρη, ολόκληρη η πτέρυγα λειτουργεί ως μία ενιαία προσαρμοζόμενη επιφάνεια. Σε συνδυασμό με ένα σύστημα ελέγχου πτήσης υποβοηθούμενο από τεχνητή νοημοσύνη, η διάταξη μεταβαλλόμενου σχήματος μπορεί να διαχειρίζεται σύνθετες κινήσεις των πτερύγων και να προσαρμόζεται συνεχώς κατά την πτήση, αξιοποιώντας πλήρως τις μοναδικές δυνατότητες κίνησης.
Το σύστημα εντοπίζει πότε το αεροσκάφος συμπεριφέρεται διαφορετικά από το αναμενόμενο κατά τη διάρκεια της πτήσης και ενημερώνει συνεχώς το μοντέλο του. Κατά τη φάση ανάπτυξης, οι ερευνητές προσομοίωσαν σενάρια αστοχίας, επιτρέποντας στο σύστημα να μάθει πώς να διατηρεί σταθερή πτήση ακόμη και όταν τμήματα της πτέρυγας έχουν υποστεί βλάβη. «Σε αντίθεση με τα συμβατικά συστήματα ελέγχου πτήσης, αυτή η προσαρμοστική προσέγγιση μπορεί να συντονίζει βέλτιστα τους πολλούς κατανεμημένους ενεργοποιητές, αξιοποιώντας στο έπακρο το αεροδυναμικό δυναμικό της δομής μεταβαλλόμενου σχήματος και βελτιώνοντας παράλληλα την αντοχή σε βλάβες», ανέφερε η ομάδα του DLR.
Η ομάδα ανέπτυξε επίσης μια μέθοδο ανακατασκευής της κατανομής πίεσης στην επιφάνεια χρησιμοποιώντας μόνο έναν μικρό αριθμό αισθητήρων, παρέχοντας σχεδόν άμεση εικόνα της αεροδυναμικής κατάστασης. Το σύστημα ήταν σε θέση να ανιχνεύει τοπικές διαταραχές, να τις ερμηνεύει και να προσαρμόζει αναλόγως το σχήμα της πτέρυγας, με την ανίχνευση, τη λήψη αποφάσεων και τη φυσική απόκριση να είναι στενά ενοποιημένες σε πραγματικό χρόνο.
Οι δοκιμές επιβεβαίωσαν ότι τόσο οι συμβατικές όσο και οι πτέρυγες μεταβαλλόμενου σχήματος μπορούν να ενσωματωθούν και να πετάξουν στην ίδια πλατφόρμα. «Οι δοκιμές είχαν κυρίως στόχο να αποδείξουν τη βασική αεροπλοϊμότητα και την ενσωμάτωση του συστήματος, αποτελώντας σημαντική βάση για περαιτέρω εκστρατείες μετρήσεων και έρευνες», ανέφερε το DLR σε σχετική ανακοίνωση.