Aripile pliante si cele cu jeturi fluide vor propulsa aparatele de zbor ale viitorului. Expertul in inginerie aerospatiala Serban Tomescu crede ca, in mai putin de 30 de ani, avioanele morphing le vor concura pe cele clasice.

Omul a privit intotdeauna si inca priveste cu admiratie zborul pasarilor, dominat oarecum si de neputinta ca inca nu a putut sa realizeze decit partial acest deziderat. Aripile pasarilor, pe care primii creatori de avioane incercau sa le imite, sint flexibile si se pot modifica pentru a executa cu usurinta diverse evolutii in timpul zborului.

Ideea unui avion care sa isi schimbe cu usurinta forma fizica in timpul zborului dateaza inca de la inceputul aviatiei. Fratii Wright, la fel ca si Traian Vuia, au folosit instinctiv aceasta idee, in vederea realizarii manevrei de ruliu in viraj. Termenul „morphing“ s-a confundat mult timp in industria aeronautica cu ideea aripii cu geometrie variabila, care se poate adapta cu usurinta misiunii de zbor.

Conceptul de aripa cu geometrie variabila a fost parasit acum mult timp, o data cu cresterea greutatii avioanelor si trecerea la aripa rigida, dar a fost reluat, in 1948, cind a fost construit primul avion cu sageata variabila X-5. Aripa cu geometrie variabila ar fi urmat sa creasca performantele de decolare si aterizare, precum si viteza de croaziera subsonica, sa imbunatateasca comportarea in regim transonic si sa reduca rezistenta la inaintare in regim supersonic.

Proiectele au esuat pentru ca efortul ar fi insemnat o complexitate sporita a dispozitivelor de actionare a suprafetelor mobile. S-ar fi ajuns totodata la aparate de zbor cu masa si puteri superioare, insa cu fiabilitate scazuta si cu dificultati sporite la intretinere.

In prezent, programul de aeronave morphing, dezvoltat de DARPA (The Defence Advanced Research Project Agency), isi propune sa confere avioanelor militare abilitatea de a realiza, intr-un singur zbor, misiuni complet diferite, prin utilizarea unei aripi care sa-si modifice aria cu peste 150%. Schimbarea suprafetei aripii este gindita diferit de specialistii americani. Astfel, NextGen se indreapta spre ideea unei aripi cu invelis glisant, Raytheon spre o aripa telescopica, iar Lockheed Martin, spre una plianta.

Avionul NextGen Aeronautics isi schimba sageata si lungimea corzii, folosind pentru invelis un material flexibil care se deformeaza dupa cum se modifica scheletul aripii si asigura astfel protectia acestuia chiar la viteze mari. Incercarile facute la o viteza de aproximativ 200 km/ora au aratat ca avionul poate sa-si modifice suprafata aripii cu 40%, anvergura, cu 30%, si sageata, de la 15 la 35 de grade.

ARO (The USA Army Research Office) si-a indreptat atentia asupra aplicatiilor pe care le ofera structurile si materialele inteligente, inclusiv pentru controlul zgomotului si al vibratiilor si controlul de forma a antenelor. NASA are, in schimb, o abordare multidimensionala pentru realizarea structurilor morphing de aeronave.

Agentia Spatiala Americana spera ca va revolutiona astfel aeronavele viitorului prin cresterea performantelor de zbor si de utilizare, fie ca e vorba despre anduranta, cost, siguranta sau protectia mediului. Universitatea din Bristol a ales sa se concentreze asupra avioanelor cu aripioare adaptive.

Miscate in tandem, aripioarele adaptive permit botului avionului sa se miste in sus sau in jos fata de profilul aripii si il ajusteaza pentru un nou echilibru longitudinal (de exemplu, zboruri la diferite viteze sau la unghi de urcare/planare). Cind sint miscate diferentiat, aripioarele adaptive fac posibila inclinarea avionului pentru ca o jumatate de aripa produce mai multa portanta decit cealalta.

Un alt tip de morphing care preocupa tot mai mult cercetatorii din domeniul aeronauticii sint jeturile longitudinale fluide. Cu ajutorul acestora se obtin rezultate remarcabile in sustinerea (sustentatia) aripilor cu alungire finita. In cazul in care aripa este de alungire mica, sustentatia scade simtitor. Efectul este insa si mai pronuntat pentru aripile de alungire foarte mica.

Pentru a remedia in parte inconvenientul s-a propus prelungirea aripii printr-un jet fluid lateral in directia anvergurii, realizind astfel aripi cu jeturi fluide laterale. Efectele aerodinamice sint remarcabile, asa cum au aratat si cercetarile aerodinamice romanesti desfasurate in perioada 1969-1970 la Institutul de Mecanica Fluidelor al Academiei Romane de un colectiv condus de academicianul Elie Carafoli. Astazi, problema a fost reluata si este studiata in prestigioase institutii de specialitate din SUA si Japonia.

Iata, asadar, citeva elemente privind un domeniu atit de vast, in speranta ca vor trezi interesul pentru toti cei pentru care zborul inseamna ceva maret. Fara a renunta la ideea modernizarii constructiilor clasice, avionul morphing va constitui cu siguranta o varianta pentru constructiile viitoare finalizate probabil in jurul anilor 2040.

Serban Tomescu este conferentiar la catedra de stiinte aerospatiale a Facultatii de Inginerie Aerospatiala din cadrul PolitehniciiBucuresti.

Este specializat in aerodinamica experimentala, urmind, in acest sens, cursuri de perfectionare organizate de compania TEM Engineering din Crawley, Anglia, si de Autoritatea Nationala Aeronautica din Ottawa.

A lucrat ca profesor vizitator la catedra de inginerie mecanica a Universitatii McGill din Montreal si a elaborat, de-a lungul timpului, peste 200 de lucrari de cercetare, multe dintre ele publicate in reviste de specialitate.

Este membru al Comisiei de Astronautica a Academiei Romane.

Pentru cele mai importante stiri ale zilei aboneaza-te la Newsletter-ul de stiri generale Acasa.ro