कल्पना करें कि विमान ने उड़ान भरी है, और आप खिड़की से बाहर देखते हैं और अचानक पाते हैं कि पंख हिल रहे हैं, मुड़ रहे हैं और चुपचाप आकार बदल रहे हैं - अधिकांश यात्री शायद मौके पर ही घबरा जाएंगे। लेकिन यह वही है जो जर्मन इंजीनियर एक नई तकनीक के साथ परीक्षण कर रहे हैं: एक प्रोटोटाइप विकृत विंग जो उड़ान के दौरान वास्तविक समय में "रूपांतरित" हो सकता है।
जर्मन एयरोस्पेस सेंटर (डीएलआर) और कोड-नाम मॉर्फएआईआर के नेतृत्व में इस परियोजना का उद्देश्य पक्षियों और मछलियों के समान हवा में सुव्यवस्थित अनुकूलनशीलता पेश करना है, जिससे विमान को अधिक कुशल और नियंत्रित करना आसान हो सके। प्रकृति में, उड़ने वाले और तैरने वाले जीव अक्सर पूरे पंख की सतह या शरीर पर बेहद बारीक और निरंतर समायोजन कर सकते हैं; पक्षी पंखों के फैलाव, वक्रता और मोड़ में जटिल परिवर्तन कर सकते हैं, और मछली सूंड और पंखों के समन्वित आंदोलनों के माध्यम से कुशल प्रणोदन और संचालन प्राप्त कर सकती हैं। इसके विपरीत, पारंपरिक विमान रवैया बदलने के लिए कठोर पंखों और फ्लैप, एलेरॉन और पतवार जैसी अलग पतवार सतहों पर निर्भर करते हैं। यह खंडित संरचना यांत्रिक जटिलता, वजन और रखरखाव के बोझ को बढ़ाती है, जबकि शोर और अतिरिक्त वायुगतिकीय हानि भी पैदा करती है।
पिछले कुछ दशकों में, इस तरह की फिक्स्ड-विंग प्लस सेपरेटेड कंट्रोल सतह संरचना को उद्योग मानक बनाने का कारण यह नहीं है कि यह एकदम सही है, बल्कि यह एक इंजीनियरिंग "समझौता" है। टेकऑफ़ के लिए उपयुक्त एयरफ़ॉइल परिभ्रमण के लिए उपयुक्त नहीं है, और परिभ्रमण के लिए उपयुक्त एयरफ़ॉइल लैंडिंग के लिए उपयुक्त नहीं है; एक निश्चित गति, एक निश्चित ऊंचाई या एक निश्चित पैंतरेबाज़ी की स्थिति के लिए उपयुक्त पंख का आकार अक्सर अन्य परिचालन स्थितियों के तहत उप-इष्टतम हो जाता है। मौजूदा नागरिक विमान पंखों को विभिन्न प्रकार की विशिष्ट परिचालन स्थितियों के अनुसार "मध्यम" रूप से डिज़ाइन किया गया है: किसी एक परिदृश्य में अत्यधिक अनुकूलित होने के बजाय जितना संभव हो उतने परिदृश्यों में "पर्याप्त लेकिन बहुत बुरा नहीं" होना चाहिए।
डीएलआर इस समझौते से अलग होने की कोशिश कर रहा है और इसके बजाय "इंजीनियर अनुकूलनशीलता" को बढ़ावा दे रहा है। मॉर्फएआईआर अवधारणा में, पंख उड़ान के विभिन्न चरणों के दौरान सक्रिय रूप से विकृत हो सकते हैं: टेकऑफ़ और लैंडिंग के दौरान उच्च लिफ्ट प्राप्त करना, क्रूज़ के दौरान ड्रैग को कम करना, मोड़ के दौरान प्रतिक्रिया में सुधार करना और अशांति में स्थिरता बढ़ाना। इस प्रयोजन के लिए, DLR ने PROTEUS नामक एक मानव रहित परीक्षण विमान पर एक नया विकृत विंग स्थापित किया और सिस्टम की उड़ान योग्यता और एकीकरण प्रभाव को सत्यापित करने के लिए पारंपरिक पंखों के साथ-साथ तुलनात्मक परीक्षण किया।
मॉर्फएयर विंग पूरी तरह से फाइबर-प्रबलित समग्र सामग्री से बना है जिसमें एकीकृत "मॉर्फिंग सेगमेंट" हैं जो अनुगामी किनारे पर निरंतर लचीलेपन में सक्षम हैं। यह भाग HyTEM (हाइपरलास्टिक ट्रेलिंग एज मॉर्फिंग) का उपयोग करता है, जो स्वतंत्र रूप से डीएलआर द्वारा विकसित एक हाइपरलास्टिक ट्रेलिंग एज विरूपण प्रणाली है, जो स्पष्ट गुना रेखाओं और अंतराल के बिना चिकनी विरूपण प्राप्त कर सकता है। डीएलआर इंस्टीट्यूट फॉर लाइटवेट सिस्टम्स के प्रोजेक्ट लीडर मार्टिन रेडस्टॉक बताते हैं कि यह अवधारणा पूरे विंगस्पैन में वितरित कई छोटे एक्चुएटर्स के साथ पारंपरिक फ्लैप और एलेरॉन की जगह लेती है। ये एक्चुएटर्स एयरफ़ॉइल पर खंडित अंतराल बनाए बिना एयरफ़ॉइल प्रोफ़ाइल को दस स्थानों पर सूक्ष्मता से समायोजित कर सकते हैं, जिससे प्रोफ़ाइल ड्रैग को कम किया जा सकता है और लिफ्ट, प्रेरित ड्रैग और नियंत्रण क्षण को बदलते हुए समग्र वायुगतिकीय प्रदर्शन और उड़ान गतिशीलता में सुधार हो सकता है।
विकृत विंग की वास्तविक क्षमता को केवल बुद्धिमान नियंत्रण प्रणालियों के माध्यम से ही उजागर किया जा सकता है। डीएलआर ने इस उद्देश्य के लिए एक एआई-सहायता प्राप्त उड़ान नियंत्रण प्रणाली विकसित की है, जिसे विशेष रूप से इस अत्यधिक परिवर्तनशील विंग गति विशेषताओं के लिए डिज़ाइन किया गया है। उड़ान के दौरान, अनुकूली एल्गोरिदम लगातार विमान की वास्तविक प्रतिक्रिया की निगरानी करता है और प्रशिक्षित संदर्भ मॉडल के साथ इसकी तुलना करता है। एक बार अशांति, स्थानीय क्षति, या एक्चुएटर की विफलता जैसी असामान्य स्थितियों का पता चलने पर, सिस्टम स्थिर उड़ान बनाए रखने के लिए वास्तविक समय में पूरे विंग में नियंत्रण निर्देशों को फिर से वितरित करेगा। एल्गोरिदम को सिम्युलेटेड विफलता परिदृश्यों पर भी प्रशिक्षित किया गया है और विफलता मोड की पहचान करने और क्षतिपूर्ति करने में सक्षम हैं जो पारंपरिक फिक्स्ड-विंग आर्किटेक्चर में नियंत्रण की गंभीर हानि का कारण बनेंगे।
अवधारणात्मक स्तर पर, डीएलआर एक सरल समाधान भी अपनाता है। विंग पर एक बड़े क्षेत्र का सेंसर मैट्रिक्स लगाने के बजाय, टीम ने छोटी संख्या में माप बिंदुओं से पूरे विंग के वायुगतिकीय दबाव वितरण का अनुमान लगाने के लिए एक विधि विकसित की। इस पुनर्निर्माण तकनीक की मदद से, उड़ान नियंत्रण प्रणाली वास्तविक समय में एयरफ़ॉइल के चारों ओर वायु प्रवाह की स्थिति को "समझ" सकती है, अपेक्षित स्थिति के साथ पुनर्निर्मित दबाव क्षेत्र की तुलना कर सकती है, स्वचालित रूप से स्थानीय गड़बड़ी की पहचान कर सकती है, और सक्रिय रूप से प्रतिक्रिया कर सकती है और उन्हें बढ़ने से पहले दबा सकती है।
विकृत पंखों, एआई उड़ान नियंत्रण और दबाव क्षेत्र पुनर्निर्माण प्रौद्योगिकी के सहयोग से, मॉर्फएआईआर विंग एक अर्थ में अपनी उड़ान स्थिति को "महसूस" और "सोचने" की क्षमता रखता है। शोधकर्ताओं ने इसे विमान के पंख के प्रयासों में से एक के रूप में वर्णित किया है जो अब तक पक्षी के पंख की सतह की अनुकूलन क्षमता के सबसे करीब है। वर्तमान में, इस तकनीक से लैस PROTEUS ड्रोन का उड़ान परीक्षण मुख्य रूप से सिस्टम की बुनियादी उड़ान योग्यता और विभिन्न उप-प्रणालियों के बीच एकीकरण और समन्वय की पुष्टि करता है, जो भविष्य में और अधिक अनुकूलन और अनुप्रयोग विस्तार की नींव रखता है।
यद्यपि निकट भविष्य में समान विकृत पंखों के लिए बड़े वाणिज्यिक एयरलाइनरों में प्रवेश करना मुश्किल होगा, लेकिन ड्रोन के क्षेत्र में इसमें आशाजनक संभावनाएं हैं। अगले चरण में, डीएलआर ने प्रौद्योगिकी को बड़े पैमाने के प्लेटफार्मों तक विस्तारित करने की व्यवहार्यता प्रदर्शित करने के लिए लगभग 70 किलोग्राम के कुल द्रव्यमान के साथ PROTEUS वास्तुकला पर आगे परीक्षण उड़ानें आयोजित करने की योजना बनाई है। डीएलआर ने पहले एक परीक्षण उड़ान वीडियो जारी किया है, जिसमें उड़ान के दौरान विंग की वास्तविक समय विरूपण प्रक्रिया को दिखाया गया है। बाहरी दुनिया प्रासंगिक लिंक के माध्यम से हवा में सतह परिवर्तनीय प्रौद्योगिकी की इस नई पीढ़ी के वास्तविक प्रदर्शन को देख सकती है।