Научен пробив 2026: Нов материал дава възможност на крилата да променят формата си по време на полет

Екип от изследователи от Китай представи нов метален метаматериал с памет на формата, който може да се деформира плавно и да се връща в първоначалното си състояние. Особено успешна се оказва шестоъгълната решетка: тя може да издържи до 38% разтягане и след нагряване се връща в повече от 96% от първоначалната си форма. Тази разработка открива пътя към създаването на крила, които променят геометрията си по време на полет. Освен това металът съчетава свойствата лекота, здравина и гъвкавост – рядко срещана комбинация при инженерните конструкции.

Материалът е създаден от учени от Университета по аеронавтика и астронавтика в Нанкин от никел-титанова сплав с помощта на високопрецизен лазерен 3D печат. Този метод е позволил формирането на микроскопични вълнообразни структурни елементи с размер едва 0,3 мм, което е осигурило на материала уникални механични свойства и прецизен контрол върху деформацията, пише EurekAlert.

Проблемът със съвременните адаптивни структури често се крие в избора на материал: пасивните структури не могат да променят формата си в реално време, а полимерните аналози не са достатъчно здрави за космическата индустрия. Съществуващите решения обикновено изискват обемисти механични задвижващи механизми, които утежняват структурата и намаляват ефективността на крилото.

Изследователите са предприели по-различен подход, като са създали активна метална структура, която може да издържа на аеродинамични натоварвания и въпреки това да се преконфигурира. Вдъхновението е почерпено от структурата на обвивката на семената на портулака – растение, чиито клетки имат вълнообразни граници, които равномерно разпределят механичното напрежение.

Въз основа на този бионичен модел е разработена мрежеста клетъчна структура, чиито параметри могат да се персонализират чрез промяна на броя на връзките във възлите. Това позволява механичните характеристики да се променят в широк диапазон. Особено успешна е шестоъгълната решетка: тя издържа на разтягане до 38% и възвръща над 96% от първоначалната си форма след нагряване.

Като демонстрация изследователите са създали прототипи на крилни секции, които са в състояние плавно да променят ъгъла на огъване в диапазона от -25 до 25 градуса дори при ниски температури. Тъй като материалът действа самостоятелно като задвижващ механизъм, няма нужда от външни задвижващи механизми.

Тази разработка открива възможности за преминаване от пасивни и полимерни решения към здрави, саморегулиращи се метални системи. В бъдеще учените възнамеряват да интегрират сензори и електронни компоненти в материала, за да създадат интелигентни повърхности, които могат автономно да се адаптират към променящите се условия на полета в реално време. Тази морфинг технология обещава да намали разхода на гориво с до 15%, елиминирайки нуждата от тежки хидравлични системи и превръщайки самолета в органично адаптираща се машина.