W zakładach Aurora Flight Sciences w Wirginii Zachodniej powstaje konstrukcja, która może zrewolucjonizować myślenie o lotnictwie. Montowany właśnie X-65 to niezwykły eksperyment, bo maszyna, w której tradycyjne powierzchnie sterowe zastąpiono czymś zupełnie innym. Jeśli pomysł się sprawdzi, przyszłe samoloty mogą wyglądać i funkcjonować w sposób, jaki dziś trudno sobie wyobrazić. Jest to realizowane w ramach programu CRANE (Control of Revolutionary Aircraft with Novel Effectors), który to jest prowadzony przez DARPA i który ma wykazać, że aktywne sterowanie przepływem powietrza to nie tylko teoria, ale technologia gotowa do praktycznego zastosowania.
Chociaż projekt zmaga się z opóźnieniami i przekroczeniem budżetu, to jego potencjał jest na tyle znaczący, że Aurora Flight Sciences (spółka zależna Boeinga) zdecydowała się zostać współinwestorem. Pierwszy lot obecnie planowany jest na koniec 2027 roku.
Czternaście dysz zamiast mechanicznych sterów. Jak to działa?
System Active Flow Control (AFC) wykorzystuje czternaście precyzyjnych dysz rozmieszczonych w skrzydłach i ogonie, które emitują kontrolowane strumienie sprężonego powietrza. Te niewidoczne “wirtualne powierzchnie sterowe” mają całkowicie zastąpić konwencjonalne elementy takie jak lotki, klapy czy stery kierunku. Zamiast poruszać mechanicznymi częściami, system autonomiczny kontroluje przepływ powietrza wokół kadłuba samolotu. W klasycznym samolocie pilot oddziałuje na przepływ powietrza pośrednio: wychyla lotkę, klapę albo ster, a dopiero zmieniony kształt profilu wymusza inną cyrkulację powietrza.
Czytaj też: Chińska superplatforma odporna na broń jądrową. Gigant technologii czy tajny projekt militarny?
W X-65 pomija się ten etap pośredni. Sprężone powietrze doprowadzane z wnętrza maszyny do czternastu efektorów trafia dokładnie w te rejony skrzydła, gdzie przepływ ma tendencję do odrywania się od powierzchni. Tego typu krótkie i precyzyjnie dawkowane podmuchy potrafią ten przepływ ponownie przywrócić do ładu, zwiększyć lokalnie siłę nośną albo wywołać asymetrię, która przełoży się na przechylenie czy zmianę kursu. Jest to więc inny sposób patrzenia na sterowanie, bo zamiast ruszać blachą, inżynierowie rzeźbią w samej warstwie powietrza otulającej samolot.
Technologia ta oferuje kilka istotnych korzyści. Przede wszystkim pozwala na redukcję wagi i złożoności mechanicznej konstrukcji, co bezpośrednio przekłada się na niższe koszty produkcji oraz eksploatacji. Brak ruchomych powierzchni oznacza mniej elementów podatnych na uszkodzenia i prostszą konserwację. Dodatkowo uzyskana w ten sposób gładka powierzchnia pozbawiona szczelin i przegubów poprawia właściwości aerodynamiczne oraz cechy stealth, co ma kluczowe znaczenie dla zastosowań wojskowych.
X-65 charakteryzuje się rozpiętością skrzydeł wynoszącą około 9 metrów przy masie około 3175 kilogramów. Podczas testów maszyna ma osiągnąć prędkość do Mach 0,7, co przekłada się na ponad 850 kilometrów na godzinę. Co ciekawe, system AFC ma poprawić nie tylko wydajność przy wysokich prędkościach, ale także sterowność przy niskich prędkościach i dużych kątach natarcia, czyli w obszarach, gdzie tradycyjne konstrukcje często napotykają problemy.
Diamentowe skrzydło to nie przypadek X-65
Charakterystyczny kształt X-65 z diamentowymi skrzydłami o ostrych kątach i prostych krawędziach to świadomy wybór konstruktorów, a nie jedynie futurystyczny design. Taka geometria sprzyja separacji przepływu, czyli zjawisku, które w konwencjonalnych samolotach stanowi problem, ale w przypadku X-65 staje się elementem podlegającym aktywniej kontroli przez system AFC. Niska smukłość i ostre krawędzie sprawiają, że na różnych fragmentach płata powstają odmienne strefy przepływu – od gładkiego opływu przy mniejszych kątach natarcia po silne zawirowania przy bardziej agresywnym locie. Dla konstruktorów CRANE to idealne, choć wymagające środowisko badawcze. W jednym locie mogą sprawdzić, jak aktywne sterowanie przepływem radzi sobie zarówno ze skrzydłem o słabej charakterystyce przy małych prędkościach, jak i w obszarze zbliżonym do prędkości transonicznych. Modułowa, wymienna końcówka skrzydła pozwoli w kolejnych fazach eksperymentu także na testowanie zupełnie innych platform i to bez konieczności budowy nowego płatowca od zera.
Modułowa konstrukcja stanowi kolejny ważny aspekt projektu. Zewnętrzne sekcje skrzydeł można wymieniać, podobnie jak poszczególne efektory AFC. Dzięki temu po zakończeniu programu CRANE samolot nie trafi na złom, ale stanie się platformą testową dla kolejnych eksperymentów. Inżynierowie będą mogli badać różne konfiguracje dysz, nowe układy sterowania oraz alternatywne podejścia do aktywnego sterowania przepływem. Dla bezpieczeństwa pierwszych lotów X-65 zostanie wyposażony w konwencjonalne powierzchnie sterujące. DARPA określa je jako koła treningowe, które posłużą jako zabezpieczenie na wypadek problemów z systemem AFC oraz pozwolą ustalić punkt odniesienia dla późniejszych testów. Dopiero po zebraniu wystarczających danych i potwierdzeniu niezawodności systemu, tradycyjne stery zostaną wyłączone.
Dwa lata opóźnienia i restrukturyzacja programu
Początkowo pierwszy lot X-65 był planowany na lato 2024 roku, a następnie termin przesunięto na początek 2025 roku. Obecnie realnym celem jest koniec 2027 roku, co oznacza ponad dwuletnie opóźnienie. Przyczyny są typowe dla zaawansowanych projektów badawczych, a więc wyższe niż przewidywano koszty, nieoczekiwane wyzwania techniczne oraz problemy z łańcuchem dostaw. We wcześniejszym okresie 2025 roku DARPA podjęła decyzję o “strategicznym wstrzymaniu” programu i przeprowadzeniu jego gruntownej oceny. Rezultatem była restrukturyzacja i w efekcie Aurora Flight Sciences zgodziła się zostać współinwestorem, dzieląc zarówno koszty, jak i potencjalne korzyści z projektu. Nowa umowa została sfinalizowana w sierpniu tego roku.
Czytaj też: Estońska odpowiedź na inwazję dronów nad Europą. Mark 1 to broń nowej generacji
Budżet programu odzwierciedla ogromną skalę inwestycji: 38,3 miliona dolarów w roku fiskalnym 2024, 23,9 miliona w 2025 oraz planowane 4 miliony w 2026 roku. Zgodnie z aktualnym harmonogramem, kadłub samolotu ma być ukończony w styczniu 2026 roku, a kolejnym etapem będą testy naziemne pod koniec 2026 lub na początku 2027 roku, a dopiero potem (jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem) odbędą się testy w locie. Opóźnienia nie stanowią jednak niczego niezwykłego w programach eksperymentalnych samolotów. Historia lotnictwa zna wiele przykładów przełomowych technologii, które wymagały więcej czasu i środków niż początkowo zakładano. Kluczowe pytanie brzmi więc prosto – czy aktywne sterowanie przepływem powietrza rzeczywiście sprawdzi się w praktyce? Odpowiedź poznamy za niecałe trzy lata, gdy X-65 po raz pierwszy uniesie się w powietrze nad Wirginią Zachodnią.