Если вы вдруг увидите маленькие пятнышки, парящие в небе и в миг меняющие форму, возможно перед вами самолет нового поколения. Как стало известно, американские ученые по заказу правительства США разрабатывают самолет, который будет копировать летательные приемы птиц, размахивая крыльями или же меняя форму и угол крыльев во время полета.
Исследователи из Университета Миссури-Ролла (University of Missouri-Rolla) работают над созданием первого в мире машущего крыльями, автоматически управляемого самолета, работающего целиком на солнечной энергии.
Самолет проектируется так, чтобы взмахи крыльями делались не с помощью привычных механических деталей, а при помощи необычного материала, который сможет гнуться в электрическом поле подобно искусственной мышце. Правда, первый такой махолет будет летать на высоте всего от 30.000 до 40.000 футов.
С размахом крыла около трех метров и тонкими подобными мембране крыльями, птицеподобный летательный аппарат сможет махать крыльями один раз в секунду, и будет иметь профиль орла в полете. Доктор К.М.Исаак, профессор кафедры аэрокосмической техники университета Миссури-Ролла, помогающий в разработке самолета для NASA, говорит что использование возобновляемого источника энергии позволит самолету находиться в воздухе неделями.
- Мы планируем сохранять энергию в солнечной батарее в качестве потенциальной энергии, - говорит Исаак. - Когда батареи будут в заряженном состоянии, он начнет размахивать крыльями как большая птица и поднимется на большую высоту, а ночью, например, когда нет солнечной энергии, он начнет планировать точно птица, пока солнце снова не взойдет.
Финансируемое Институтом передовых разработок NASA (NASA Institute for Advanced Concepts), исследование изучает потенциал «умных материалов» (smart materials) которые смогут использоваться для того, чтобы менять форму крыльев, когда самолету нужно пикировать, набирать высоту или же планировать. Но это не единственный способ изменения формы крыльев. Джордж Лезитр и его команда из Пенсильванского университета (Penn State University) работают над созданием крыльев с сегментированной кожей, состоящей из перекрывающихся листов подобных чешуе рыбы. Вместо того чтобы растягиваться до изменения, смежные участки кожи, подкрепленные меняющей форму внутренней конструкцией, смогут слегка касаться друг друга.
Метод использует опорную структуру («скелет») созданную путем повторения металлических элементов имеющих форму бриллиантов и связанных вместе «запоминающими форму сплавами». Внутренние сухожилия смогут менять форму каркаса, растягивая элементы до получения желаемой конфигурации.
Благодаря запоминающим форму сплавам конструкция вернется к своей исходной форме, как только разомкнутся сухожилия. Другие группы экспериментируют с пьезоэлектрическими материалами и крыльями, которые увеличиваются в длине. Ближайшие цели включают в себя замену традиционных средств контроля, таких как руль направления и руль высоты бесшовными крыльями, изначально более легкими в весе и экономящими больше топлива.
- Это система аэродинамики, которой пренебрегали долгое время, - говорит Аарон Алтман, старший преподаватель кафедры машиностроения и авиации Университета Дейтона (University of Dayton). - Мы только начинаем приближаться к использованию всех возможностей.
Недавняя проектно-конструкторская работа подразделения компании «Боинг» Phantom Works, Исследовательской лаборатории ВВС США (U.S. Air Force Research Laboratory) и Летного исследовательского центра имени Драйдена (NASA Dryden) привела к появлению технологии Active Aeroelastic Wing, или AAW, которая в своем подходе использует эффект скользящей кожи. Восьмилетний исследовательский проект стоил около 41 миллиона долларов, и сделанный на основе этих опытов самолет уже летал более 50 раз.
Эксперты считают, однако, что самая волнующая часть работы с морфинг-самолетом еще впереди, в виде новых задач для самолета не рассматривавшихся ранее.
- Представьте себе обыкновенного сокола, самую быструю птицу в мире; она достигает 200 миль в час во время снижения, - говорит Эрик Болт, адъюнкт-профессор математики, вычислительной техники и физики в Кларксонском университете (Clarkson University). - Он широко раскрывает крылья, что позволяет ему подниматься ввысь и оставаться на высоте, и опускает крылья, держа их близко к телу для быстрого снижения. Более амбициозные программы нацелены на самолеты, радикально меняющие форму, так, как это делает обыкновенный сокол.
А радикальные изменения – это как раз то, на что нацелено оборонное научно-исследовательское агентство Darpa. Его программа имеет целью создание ни много ни мало многоцелевого военного летательного аппарата, меняющегося в соответствии с тем или иным боевым заданием.
Программа Darpa Morphing Aircraft Structures перешла на второй этап в апреле этого года. Во время первого этапа компании Lockheed Martin и Hypercomp/NextGen разработали, произвели и испытали силовые приводы, механизмы, компоненты и подсистемы для конструкции морфинг-крыла, которое могло бы работать на низких скоростях с размахом, меняющимся более чем на 150%. Во время второго этапа (в течение 18 месяцев) подрядчики надеются создать адаптивные образцы крыла, которые предстоит испытать в середине 2005 года - в центре NASA Лэнгли (NASA's Langley Research Center) в Хэмптоне, штат Виржиния.
Заявление, опубликованное Darpa, гласит: «Программа создаст адаптивные крылья делающие возможным изменение формы летательным транспортными средствами. Такое адаптивное крыло может сделать возможным выполнение боевых заданий «охотник-убийца» (hunter-killer missions) одним самоуправляющимся военным самолетом, подобно тому, как сейчас подобные задачи выполняются разведывательным беспилотным самолетом Predator, когда он вооружен «Адскими» ракетами (Hellfire missiles). Однако в то время как Predator сам является медленно движущейся целью, морфинг-крыло будет медлить как Predator, но сможет гораздо быстрее реагировать на наземные и воздушные угрозы.
В мире науки Мы имеем целью разработку технологии для нового военного потенциала, которая сделает возможным революционное преобразование военных самолетов от больших и дорогих пилотируемых летательных аппаратов до маленьких смертоносных, самоуправляющихся летательных аппаратов с объединенными задачами, такими как определение местонахождения и истребление целей одним самолетом вместо обычной большой группы летательных аппаратов с единой целью».
- Я не удивлюсь, если увижу коммерческий самолет с некими морфинг-технологиями, такими как бесшовные закрылки морфинг-крыла через, скажем, 5 или 10 лет», - говорит Пьер Марзокка, ведущий научный сотрудник кафедры машиностроения и авиационного проектирования в Кларксонском университете. - Что же касается полностью меняющего форму пилотируемого самолета, такого как обыкновенный сокол, его мы не увидим и лет через десять.