علماء في الصين يطورون أجنحة طائرات ذكية تعيد تشكيل نفسها تلقائياً لمواجهة الرياح

مدار الساعة-تمكن فريق من الباحثين في جامعة نانجينغ للطيران والفضاء (NUAA) من ابتكار مادة معدنية نشطة مستوحاة من الطبيعة، قد تحدث ثورة في تصميم أجنحة الطائرات، حيث تتيح لها تغيير شكلها أثناء الطيران لتحسين الأداء وتقليل مقاومة الهواء.

وقالت الجامعة الصينية الرائدة المتخصصة في مجالات الهندسة، وعلوم الملاحة الجوية والفضائية، والبحث العلمي عالي‑التكنولوجيا، إن المادة الجديدة صُممت لتكون خفيفة الوزن، متينة ومرنة، وقادرة على استعادة شكلها الأصلي تلقائيا دون تدخل خارجي، وهو ما يجعلها واعدة جدا لتطبيقات الطيران الحديثة

ورغم أن تصميم المادة مستوحى من الطبيعة، إلا أنه لا يعتمد على طيران الطيور كما قد يتوقع البعض، بل جاء من غلاف بذرة نبات عصاري يُعرف باسم الحَبَّة الصغيرة، حيث تتميز خلايا سطح البذرة بواجهات متموجة تساعد على توزيع الضغط بشكل متساوٍ.

ويُعد تطوير المواد القابلة لتغيير الشكل تحديا كبيرا في صناعة الطيران، إذ تواجه المشاريع الحالية صعوبات في إيجاد مواد تتكيف بسهولة مع الظروف الجوية ثم تعود لشكلها الأصلي دون فقدان القوة والمتانة.

بعض المحاولات السابقة اعتمدت على مواد بوليمرية ضعيفة أو هياكل ميكانيكية سلبية ضخمة لا تستطيع التكيف في الوقت الفعلي.

ولتجاوز هذه العقبات، استخدم الباحثون سبيكة ذاكرة شكل من النيكل والتيتانيوم، صُنعت باستخدام تقنية الانصهار بالليزر لبودرة المعادن ثلاثية الأبعاد (LPBF)، والتي تسمح بتشكيل ميزات هيكلية دقيقة جدا بعرض 0.3 ملم فقط، وقد مكّن هذا الفريق من إنشاء هيكل معدني نشط يتحمل القوى الهوائية، وقادر على إعادة تشكيل نفسه عند الحاجة.

وأشار الباحثون إلى أن هيكلهم المعدني قادر على التمدد حتى 38% قبل الانكسار، واستعادة أكثر من 96% من شكله الأصلي عند التسخين، وهو مستوى غير مسبوق في المواد المعدنية ذات القوة المماثلة.

ولإثبات فعالية المادة، صمّم الفريق نماذج أولية لأجزاء أجنحة الطائرات، ونجحوا في تغيير شكلها بسلاسة ضمن زاوية تتراوح بين −25° و25°، تحت ظروف درجات حرارة منخفضة مشابهة للارتفاعات العالية التي تطير فيها الطائرات.

ويأمل الفريق أن تؤدي هذه التقنية إلى تطوير أسطح طائرات أكثر ذكاءً وقدرة على التكيف مع ظروف الطيران في الوقت الفعلي، وتشمل الخطوة التالية إضافة أجهزة استشعار ومكونات إلكترونية للأجنحة النموذجية، بحيث تتمكن من مراقبة شكلها تلقائيا وضبطه وفقا لظروف الطيران.

ويُعد هذا البحث مثالا بارزا على الاستلهام من الطبيعة لتطوير مواد متقدمة، ويعد بمستقبل واعد حيث قد تصبح الأجنحة القابلة للتكيف جزءا أساسيا من الطائرات التجارية والعسكرية على حد سواء.