Το HiMAT, ή αλλιώς Τεχνολογία Υψηλής Ευελιξίας Αεροσκαφών (Highly Maneuverable Aircraft Technology), αποτελεί ένα από τα πιο καινοτόμα προγράμματα στην ιστορία της αεροναυπηγικής, το οποίο αναπτύχθηκε υπό την αιγίδα της NASA κατά τις δεκαετίες του 1970 και του 1980. Αυτό το πειραματικό πρόγραμμα, γνωστό και ως Rockwell RPRV-870, είχε ως στόχο την εξερεύνηση και την ανάπτυξη προηγμένων τεχνολογιών που θα βελτίωναν την ευελιξία και τις επιδόσεις των μαχητικών του μέλλοντος.
Το πρόγραμμα δεν αφορούσε μόνο την κατασκευή ενός αεροσκάφους, αλλά μια ολοκληρωμένη προσέγγιση στην αεροδυναμική, τα υλικά κατασκευής και τα συστήματα ελέγχου, προσφέροντας μαθήματα που διαμόρφωσαν την εξέλιξη της αεροπορίας, και αργότερα οδήγησαν στα πρώτα μη επανδρωμένα υψηλών επιδόσεων.
Η ιδέα για το HiMAT γεννήθηκε στα μέσα της δεκαετίας του 1970, όταν η NASA, σε συνεργασία με την εταιρεία Rockwell International, αποφάσισε να δημιουργήσει ένα πειραματικό όχημα που θα μπορούσε να δοκιμάσει τεχνολογίες υψηλής ευελιξίας χωρίς τους κινδύνους που συνεπάγεται η πτήση με πιλότο. Το ιστορικό πλαίσιο ήταν καθοριστικό: Μετά τον Πόλεμο του Βιετνάμ, οι Ηνωμένες Πολιτείες αναζητούσαν τρόπους να βελτιώσουν τα μαχητικά τους αεροσκάφη, ώστε να υπερτερούν σε ελιγμούς υψηλής ταχύτητας και σε σενάρια εναέριας μάχης.
Τα “παραδοσιακά” αεροσκάφη της USAF, όπως το F-4 Phantom ή ακόμη και το ολοκαίνουργιο τότε F-15 Eagle, είχαν περιορισμούς σε ευελιξία, ιδιαίτερα σε υπερηχητικές ταχύτητες. Ένας από τους λόγους ήταν και η αντοχή των πιλότων σε έντονους ελιγμούς. Το HiMAT σχεδιάστηκε ως ένα τηλεκατευθυνόμενο αεροσκάφος, γνωστό ως Remotely Piloted Research Vehicle (Τηλεκατευθυνόμενο Ερευνητικό Όχημα), για να μειώσει το κόστος και να εξαλείψει τον κίνδυνο για ανθρώπινες ζωές κατά τις δοκιμές.
Η κατασκευή των δύο πρωτοτύπων ξεκίνησε το 1975 και ολοκληρώθηκε το 1979, με το πρόγραμμα να χρηματοδοτείται κυρίως από τη NASA και να εκτελείται στο Κέντρο Πτήσεων Dryden, το οποίο σήμερα είναι γνωστό ως Armstrong Flight Research Center στην Καλιφόρνια.
Από άποψη σχεδιασμού, το HiMAT ήταν ένα μικρών διαστάσεων αεροσκάφος, με μήκος περίπου 6,86 μέτρα, άνοιγμα πτερύγων 4,75 μέτρα και ύψος 1,31 μέτρα. Το άδειο βάρος του ήταν μόλις 1.529 κιλά, ενώ το μέγιστο βάρος απογείωσης έφτανε τα 1.828 κιλά. Ο κινητήρας ήταν ένας turbojet General Electric J85-GE-21, ο οποίος παρείχε ώθηση ικανή να φτάσει το αεροσκάφος σε ταχύτητες έως και 1.960 χιλιόμετρα την ώρα (Mach 1,6). Αυτή η υπερηχητική ικανότητα ήταν κρίσιμη για την εξερεύνηση συμπεριφορών σε υψηλές ταχύτητες, όπου η ευελιξία μειώνεται λόγω αεροδυναμικών περιορισμών.
Το HiMAT διέθετε μια καινοτόμο διαμόρφωση με close-coupled canards, δηλαδή εμπρόσθια πτερύγια συνδεδεμένα στη κίνηση τους με τις κύριες πτέρυγες, τα οποία βελτίωναν τον έλεγχο και την ευελιξία σε μεγάλες γωνίες προσβολής. Επιπλέον, ενσωμάτωνε winglets, δηλαδή κάθετες επεκτάσεις στα άκρα των κυρίων πτερύγων, για μείωση της αεροδυναμικής αντίστασης και βελτίωση της αποδοτικότητας.
Μία από τις πιο σημαντικές καινοτομίες του HiMAT ήταν η χρήση πλήρως ψηφιακού συστήματος ελέγχου πτήσης, γνωστού ως digital fly-by-wire. Αυτό αντικαθιστούσε τα παραδοσιακά μηχανικά χειριστήρια με καλωδιώσεις, επιτρέποντας ακριβέστερο έλεγχο και άμεσες προσαρμογές σε ασταθείς συνθήκες πτήσης. Σε αντίθεση με τα συμβατικά αεροσκάφη, όπου ο πιλότος ελέγχει απευθείας τις επιφάνειες ελέγχου, στο HiMAT ένας υπολογιστής επεξεργαζόταν τα δεδομένα από αισθητήρες και προσαρμόζε τον έλεγχο σε πραγματικό χρόνο, βελτιώνοντας την απόκριση σε ελιγμούς.
Αυτή η τεχνολογία επεκτάθηκε και στον έλεγχο της πρόωσης, ενσωματώνοντας στοιχεία που αργότερα εξελίχθηκαν σε thrust vectoring, δηλαδή διεύθυνση της ώσης του κινητήρα για επιπλέον ευελιξία. Αν και η αρχική ιδέα περιλάμβανε ένα wedge-shaped ακροφύσιο με δισδιάστατη κατεύθυνση ώσης, η τελική υλοποίηση εστίασε περισσότερο σε άλλες πτυχές, αφήνοντας αυτή την τεχνολογία για μελλοντικές εφαρμογές.
Η κατασκευή βασίστηκε σε προηγμένα σύνθετα υλικά, όπως γραφίτης και fiberglass, τα οποία αντικαθιστούσαν τα κλασικά μεταλλικά στοιχεία, για ελαφρύτερη και ανθεκτικότερη δομή. Αυτά τα υλικά επέτρεπαν στο αεροσκάφος να αντέχει σε υψηλές φορτίσεις, έως και 8g. Η χρήση συνθέτων υλικών ήταν πρωτοποριακή για την εποχή και συνέβαλε στη μείωση του βάρους, βελτιώνοντας το λόγο ώσης προς βάρος.
Το HiMAT ήταν εξοπλισμένο με συστήματα τηλεκατεύθυνσης που επέτρεπαν τον πλήρη έλεγχο από το έδαφος. Ο χειριστής λάμβανε δεδομένα τηλεμετρίας και εικόνα από κάμερα στο ρύγχος του αεροσκάφους.
Οι δοκιμές ξεκίνησαν στις 27 Ιουλίου 1979, υπό τον έλεγχο του δοκιμαστή πιλότου της NASA, Bill Dana, από το έδαφος. Το αεροσκάφος εξαπολυόταν από ένα B-52 Stratofortress σε μεγάλο υψόμετρο, αποφεύγοντας την ανάγκη για απογείωση, και στη συνέχεια ελεγχόταν τηλεκατευθυνόμενα. Για λόγους ασφαλείας, ένα αεροσκάφος συνοδείας TF-104G Starfighter ακολουθούσε το HiMAT, εξοπλισμένο με εφεδρικά χειριστήρια για να αναλάβει τον έλεγχο σε περίπτωση απώλειας σήματος. Οι μηχανικοί της NASA έκαναν πάνω από 200 πτήσεις, συλλέγοντας πολύτιμα δεδομένα για την αεροδυναμική συμπεριφορά σε υπερηχητικές ταχύτητες.
Μέσα από αυτές τις δοκιμές, το HiMAT απέδειξε την αξία των ψηφιακών συστημάτων ελέγχου, τα οποία επέτρεπαν στο αεροσκάφος να παραμένει σταθερό ακόμα και σε ασταθείς αεροδυναμικές συνθήκες. Για παράδειγμα, οι close-coupled canards βοηθούσαν στη διατήρηση του ελέγχου σε υψηλές γωνίες προσβολής, αποτρέποντας φαινόμενα όπως την απώλεια στήριξης. Επιπλέον, η ενσωμάτωση winglets μείωσε την αεροδυναμική αντίσταση, βελτιώνοντας την οικονομία καυσίμου και την εμβέλεια. Τα σύνθετα υλικά αποδείχθηκαν ανθεκτικά σε θερμικές και μηχανικές καταπονήσεις, ανοίγοντας το δρόμο για την ευρεία χρήση τους σε αεροσκάφη όπως το Boeing 787 ή το F-22 Raptor. Το πρόγραμμα επίσης εξερεύνησε την ενσωμάτωση προηγμένων αισθητήρων και υπολογιστών, προάγοντας την έννοια του integrated flight control, όπου όλα τα υποσυστήματα συνεργάζονται. Και βέβαια το HiMAT απέδειξε ότι τα τηλεκατευθυνόμενα οχήματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν αποτελεσματικά για έρευνα, μειώνοντας το κόστος σε σύγκριση με επανδρωμένες πτήσεις.
Μετά την ολοκλήρωση του προγράμματος, τα δύο πρωτότυπα διατηρήθηκαν ως εκθέματα, το ένα στο National Air and Space Museum και το άλλο στο Armstrong Flight Research Center.
Παρά τις επιτυχίες, το HiMAT αντιμετώπισε προκλήσεις, όπως η πολυπλοκότητα της τηλεκατεύθυνσης και η ανάγκη για αξιόπιστα συστήματα επικοινωνίας. Σε ορισμένες πτήσεις, υπήρξαν ζητήματα με την απώλεια σήματος, τα οποία λύθηκαν με το αεροσκάφος συνοδείας. Ωστόσο, αυτές οι δυσκολίες συνέβαλαν στην εξέλιξη της τεχνολογίας, οδηγώντας σε βελτιώσεις που σήμερα βλέπουμε σε drones και UAVs.
