طراحی بال بمبافکنها و آسیبپذیری پنهان آنها
مهندسان هوافضا از دهه ۱۹۳۰ به طور مستمر روی پیکربندی بال جنگندهها کار کردهاند؛ طرحی که در آن بدنه و بالها در قالب یک سطح پهن و یکپارچه ادغام میشوند. این آرایش آیرودینامیکی با بهبود بهرهوری سوخت و کاهش قابل توجه بازتاب راداری همراه است. نمونه شاخص این رویکرد، بمبافکن پنهانکار B-2 Spirit ایالات متحده است که برای نفوذ به حریمهای هوایی به شدت محافظتشده، به این طراحی متکی است. هرچند، این پیکربندی یک ضعف ساختاری مهم دارد. حذف دم باعث میشود هواگرد واکنشهای سریع و گاه ناپایدار نشان دهد. از سوی دیگر، بالهای کشیده و باریک در جریانهای هوایی پرسرعت دچار خمش میشوند؛ پدیدهای که با افزایش سرعت میتواند به ارتعاشهای شدید و سراسری در سازه تبدیل شود.
این ناپایداری که با عنوان «فلاتر کوپلشده الاستیک-سخت» شناخته میشود، در صورت آغاز قادر است ظرف چند ثانیه تعادل هواپیما را بر هم بزند. در سناریوهای حاد، این ارتعاشها حتی میتوانند باعث فروپاشی سازه در حین پرواز شوند. به همین دلیل، هواپیماهای بالپرنده مانند B-2 به پرواز در محدوده زیرصوت محدود شدهاند؛ یعنی سرعتهایی که به مراتب کمتر از سرعت صوت (حدود ۷۶۷ مایل در ساعت در ارتفاع) است. این محدودیت، توان عملیاتی آنها را برای رسیدن سریع به اهداف یا گریز موثر پس از شناسایی توسط سامانههای پدافند هوایی مدرن کاهش میدهد.
راهکاری نو برای مهار فلاتر مرگبار بمبافکنهای چینی
مطالعهای که در ۱۵ دسامبر منتشر شد، راهحلی برای یکی از قدیمیترین چالشهای طراحی بالپرنده ارائه میکند. پروفسور هوانگ روی از دانشگاه هوانوردی و فضانوردی نانجینگ و پروفسور هو هاییان از موسسه فناوری پکن، روشی را برای سرکوب فعال فلاتر در حین پرواز تشریح کردهاند. دانشگاه هوانوردی و فضانوردی نانجینگ در بیانیهای در ۹ ژانویه اعلام کرد: «این فناوری سرعت ایمن پرواز را ۶۲.۵ درصد افزایش میدهد و رکوردی جهانی در این حوزه به ثبت رسانده است.» این رویکرد بر مهار فعال تکیه دارد. بهجای افزایش وزن با تقویتهای سازهای یا بازطراحی اساسی بدنه، سامانه از حسگرهای موجود روی هواگرد بهره میگیرد. این حسگرها به طور پیوسته شرایط پرواز را پایش و نشانههای اولیه ارتعاش را شناسایی میکنند. بر پایه این دادهها، سامانه به صورت آنی جریان هوا پیرامون بالها را تنظیم میکند؛ واکنشی که همچون یک پشتیبان نامرئی عمل میکند و پیش از رشد، فلاتر را خنثی میسازد. از آنجا که این روش به تغییرات عمده سازهای نیاز ندارد، ادغام آن در طراحیهای آینده سادهتر خواهد بود.
برای مطالعه بیشتر: دومین بمبافکن هستهای B-21 Raider پرواز نخست خود را انجام داد
یک دهه تحقیق و آزمایشهای واقعی پروازی
تیم تحقیقاتی طی ده سال، چارچوب نظری این سامانه را توسعه داده است. آنها مدل پیشبینی فلاتر را سادهسازی کردهاند و آن را به چهار عامل کلیدی تقلیل دادند؛ اقدامی که به توسعه نخستین نرمافزار مستقل چین برای مدلسازی دینامیک پرواز کوپلشده سخت-الاستیک انجامید. این مدل، تعامل بالهای انعطافپذیر با بدنه هواپیما را در سرعتهای بالا توصیف میکند. پژوهشگران برای اعتبارسنجی، یک پهپاد با بالهای کشیده و باریک ساختند. این هواگرد در پروازهای آزمایشی، پیش از بروز ناپایداری به سرعت ۶۲.۵ درصد بالاتر از آستانه معمول فلاتر دست یافت؛ دستاوردی که یک معیار جهانی جدید به حساب میرود. هوانگ در گفتوگو با شبکه خبری جیانگسو گفت: «اگر یک مدل هواپیما امروز بتواند با ۰.۵ ماخ پرواز کند، با فناوری ما سرعت آن میتواند به ۰.۷ ماخ افزایش یابد و سازه آن نیز پایدارتر شود.»
پیامدها برای بمبافکنهای آینده
خبر پیشنهادی: نخستین نمایش همزمان دو فروند بمبافکن رادارگریز B-21 Raider انجام شد
به گفته تحلیلگران نظامی، این نتایج این باور رایج را به چالش میکشد که هواپیماهای بالپرنده باید زیرصوت باقی بمانند. در حال حاضر، بمبافکنهای راهبردی دو رویکرد اصلی را دنبال میکنند: B-2 آمریکا بر پنهانکاری و بقاپذیری تمرکز دارد اما سرعت را قربانی میکند؛ در مقابل، Tu-160 روسیه بر سرعت و ظرفیت حمل محموله تاکید دارد و تا ۲.۰۵ ماخ (حدود ۱,۵۷۰ مایل در ساعت) میرسد، اما فاقد ویژگیهای پنهانکاری است. انتظار میرود بمبافکنهای آینده چین، بهویژه H-20، از پیکربندی بالپرنده مشابه B-2 بهره ببرند. با فناوری جدید ضد فلاتر، این هواگرد میتواند ضمن حفظ پنهانکاری، با سرعتی بهمراتب بالاتر پرواز کند. چنین ترکیبی یک مسیر سوم را پیش روی طراحی قدرت هوایی میگذارد؛ مسیری که تلفیق پنهانکاری با سرعت و واکنشپذیری بالاتر را ممکن میکند و میتواند الگوی بهکارگیری بمبافکنهای آینده را به طور اساسی تغییر دهد.
این مطالعه در نشریه علمی Applied Mechanics Reviews منتشر شده است.
