"Умная обшивка" позволит самолетам менять форму

Современные технологии уже сейчас позволяют создать принципиально новые виды обшивки для летательных аппаратов. "Умная обшивка", способная менять свою форму, двухслойный панцирь-радар анатомического профиля, солнечные батареи на самолете — все это в скором времени может стать реальностью. Пентагон уже занимается внедрением этих разработок.

Фото:

Хорошо известно, что обшивка большинства современных самолетов — это дюраль. Используются также различные сплавы, а также нержавеющая сталь и титан. "Дримлайнер" — американский "лайнер мечты" — имеет обшивку из углепластиков, и именно в силу этого и считается прорывом. Однако традиция обтягивать самолет тканью, в общем-то, жива и поныне, только ткань теперь заменяет металл! А по сути все так же, как и раньше, "каркас" воздушного судна покрывают панелями обшивки. И хотя технология здесь совершенно другая, конструктивно разница невелика.

Читайте также: Дно корабля очистит само себя

А вот что вы скажете, например, про обшивку, состоящую из элементов, меняющих свою форму, если через них пропускается электрический ток? Сейчас разрабатываются самые различные наноструктуры, так что вполне возможно, что идет работа и над чем-то подобным. Такой материал сможет растягиваться и сжиматься, что открывает совершенно новые перспективы для авиаконструкторов.

Допустим, что крылья нашего самолета имеет такую обшивку. На взлете ее профиль один, но… достаточно будет, допустим, подать на нее соответствующее напряжение, и поверхность обшивки сразу уменьшится. Изменится и профиль крыла. Крыло станет более обтекаемым и скорость нашего самолета сразу увеличится. Перед посадкой все повторяется в обратном порядке, и самолет садится, значительно снизив свою посадочную скорость. Значит и столь длинные ВПП (взлетно-посадочные полосы) таким самолетам уже не понадобятся.

Однако изменение профиля крыла за счет деформации обшивки это только лишь часть тех возможностей, которые открывают перед нами передовые технологии в области миниатюризации всего и вся. Причем тут особенно и ждать-то ничего не надо, поскольку практически все уже создано. Уже сегодня есть материалы на основе искусственных наноструктурированных композитов и метаматериалов, имеющих внутреннюю структуру нанометрового масштаба.

В этих структурах используются наночастицы разных химических элементов: например, металлов и кремния. В качестве полимерной основы такого композита можно применить полиэтилен, полипропилен, полиэтиленгликоль, тефлон и другие пластики и вот в них-то уже сегодня и можно "вживить" самые разные миниатюрные сенсоры, способные передавать информацию на бортовой компьютер, который, соответственно, сможет лучше оценить все то, что происходит и в самом летательном аппарате, и вокруг него.

Впрочем, и это еще не все. Известно, например, что в годы Гражданской войны в России на судах речной волжской флотилии армии КОМУЧа применялось оригинальное бронирование пулеметных установок. Брались две трубы: одна большего диаметра, другая меньшего. И та, что меньше вставлялась в большую. После этого между ними заливался… обыкновенный гудрон, и броневая башня была готова!

Причем самое интересное, что без гудрона винтовочные пули пробивали обе трубы навылет, а вот с гудроном — нет! Причина в амортизирующих свойствах такого вот "сэндвича", резко ослаблявшего пробивную силу пули, однако кто мешает пойти по этому пути уже на совершенно другом уровне?

Для этого необходимо создать всего лишь четырехслойную обшивку, которая состояла бы из внешнего покрытия, в которое должны быть интегрированы приемопередающие модули, играющие роль антенных решеток (а такие конформные антенные решетки с гибкой подложкой из специального полимерного материала появились еще в конце прошлого века), и двух прочностных слоев, между которыми должно быть залито нечто подобное гудрону. Причем "гудрон" этот должен состоять из наноструктур, меняющих свои свойства под воздействием электрического тока. То есть, поверхность самолета отслеживает, куда попадут осколки ракеты или снаряды авиапушек и… меняет свойства этой внутренней обшивки, чтобы противостоять их разрушительному воздействию!

Сегодня толщина такой "антенны" очень небольшая и она просто приклеивается к корпусу наподобие переводной картинки. Остается создать "внутреннюю реагирующую массу", а это, кстати говоря, будет шаг не только к созданию "умной обшивки" для летательных аппаратов, но и к созданию принципиально новых видов пуленепробиваемых жилетов для пехоты.

По виду это будет двухслойный панцирь-радар анатомического профиля, отслеживающий подлетающие к нему пули и осколки и подающий сигналы в расположенный между тонкими его слоями довольно жидкий "гудрон". Ну, а тот затвердеет в том месте, куда все это должно будет попасть! Вес такого пуленепробиваемого жилета значительно снизится, а эффективность, по меньшей мере, останется на том же уровне, что и у современных тяжелых моделей.

Крошечные нанопластинки солнечных батарей, интегрированные в обшивку современных авиалайнеров, смогут решить проблему энергоснабжения многочисленных электроприборов на борту, начиная от печки для подогрева обедов для пассажиров и вплоть до питания многочисленных приборов и устройств. Сейчас ток для них вырабатывается генератором, имеющим привод от специальной турбины. Но это все равно, что стоять по шею в воде и просить дать напиться! Ведь большую часть полета современные лайнеры находятся выше облаков, где всегда солнечно, где воздух чист и прозрачен, а значит и КПД таких батарей очень велик.

Здорово, не так ли? Но вопрос остается — а когда все это появится в реальности? Что ж, "мозговой трест" Пентагона, агентство ДАРПА считает, что такая "умная обшивка" сможет появиться на ЛА уже в 2030 году, причем первыми ее получат истребители шестого поколения. У нас в России, по оценкам представителей НИИП им. В. В. Тихомирова, в полноразмерном варианте она также появится на отечественных самолетах шестого поколения.

Причем обшивка будет содержать приемопередающие модули радиолокации, оптические сенсоры, а также модули для ведения радиоэлектронной борьбы непосредственно с поверхности самолета. Так, на поверхности корпуса Т-50 уже может быть установлено более 1500 миниатюрных приемопередающих модулей антенны с фазированной решеткой, что позволит ему "видеть все вокруг себя". В то же время новая обшивка плоха тем, что на серийные самолеты ее не поставить, так как ее принципиально невозможно встроить в их корпус.

Читайте также: Моллюск рассказал людям о нанотехнологиях

В позапрошлом году появилось сообщение о том, что инженеры американского Стэнфордского университета работают над обшивкой для самолета, пронизанной сетью связанных между собой сенсоров, которые могли бы собирать информацию со всей поверхности летательного аппарата, начиная с аэродинамических данных и кончая локацией окружающего пространства — с целью предупреждения столкновений с другими ЛА. Однако выражение "работают" весьма далеко от другого понятия — "передали для испытаний". Поэтому о каких-то успехах в данной области говорить еще равно. Тем более что за всем этим стоит еще и очень высокая стоимость…

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"