Quando si progettano veicoli volanti, ci sono molti aspetti di cui possiamo essere certi ma ci sono anche molte incertezze. La maggior parte sono casuali, e altri semplicemente non sono ben compresi. Il professor Harry Hilton dell'Università dell'Illinois ha riunito diverse teorie matematiche e fisiche per aiutare a guardare i problemi in modi più unificati e risolvere i problemi di ingegneria fisica.

"Ci sono molte equazioni perché ci sono molti fenomeni. Sono un tentativo di descrivere matematicamente i fenomeni fisici in modo da poter risolvere questi problemi. Le parole da sole non risolveranno il problema. In questo caso, il problema è come costruire il veicolo volante perfetto per missioni e scopi specifici, " disse Harry Hilton, professore emerito nel Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale del College of Engineering dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign. Hilton ha guardato i modelli indipendentemente l'uno dall'altro, poi mettili insieme.

"Se non usi il modello giusto, il resto diventa un esercizio di futilità. Potrebbe essere un modello che è autoconsistente ma non ha realtà, " ha detto. "Certo, l'unico modo per convalidare un modello è eseguire esperimenti e anche in questo caso, stai introducendo un'altra realtà nell'immagine che è l'esperimento e non il vero aeroplano. Quindi ognuno di questi è un'idealizzazione".

Hilton iniziò analizzando la teoria da Vinci-Eulero-Bernoulli della flessione elastica. "È deterministico, questo è, determinato che è vero con probabilità 1, basato su un insieme di equazioni che danno un insieme di risposte, " ha detto Hilton. A ciò si aggiunge la teoria di Timoshenko che prende in considerazione il carico e altre proprietà realistiche come il taglio del vento. Hilton fonde queste teorie con le proprietà dei materiali viscoelastici, che include il comportamento del materiale dipendente dal tempo ed è di particolare importanza nei moderni materiali compositi e metalli a temperature elevate.

In cima a tutto, ci sono probabilità che certe cose accadano.

"Possiamo presumere che i carichi e le proprietà del materiale siano certi, ma non lo sono. Pensa alle raffiche di vento. Possono essere improvvisi e imprevedibili in forza e direzione, " ha detto. "È la differenza tra deterministico, il che significa che la probabilità è uno e gli eventi accadranno in contrapposizione a una probabilità tra zero e 1 dove zero non è mai e 1 è sempre. "La probabilità accade nel mondo reale. Qual è la probabilità che tu venga investito da un'auto quando attraversi Green Street? Abbastanza alta. Quando attraversi Wright Street, forse non così probabile, " Egli ha detto.

L'analisi di Hilton fornisce un nuovo modello che prende in considerazione altrettanti, ma ancora non tutto, fenomeni conosciuti. Queste analisi, mentre più inclusivo, formare un inizio lineare come un trampolino di lancio per il vero mondo casuale non lineare.

"Usiamo sia la matematica che la fisica in ingegneria, ma entro limiti. In fisica, non sempre capiamo cosa sta succedendo, " ha detto. "Questo è il caso anche qui. Ci sono pezzi di principi che non sono stati risolti. La matematica è molto esatta ma tendiamo a sfumare le equazioni in termini di ciò che possiamo risolvere, piuttosto che come dovrebbe essere.

"Le analisi probabilistiche pagano davvero quando si progetta un missile perché hai solo un volo per farlo bene. O colpisce il bersaglio o non lo fa. Ma non torna mai indietro e viene riutilizzato".

Sulla sua fusione di modelli e sul suo potenziale impatto, Hilton ha citato Winston Churchill da un discorso che tenne nel 1942 sulla seconda battaglia di El Alamein. "Churchill disse:"Non è l'inizio della fine, ma la fine dell'inizio." Potresti vederla in questo modo. Siamo così lontani dalla totale consapevolezza che uno qualsiasi di questi tipi di documenti analitici fondamentali è la fine dell'inizio".

La carta, "Una teoria del fascio lineare unificato di flessione/taglio (Spar):da travi elastiche deterministiche da Vinci-Eulero-Bernoulli a quelle di Timoshenko viscoelastiche lineari generalizzate non omogenee con proprietà casuali, Carichi e transitori di partenza fisici realistici, e compresi i centri di taglio mobili e gli assi neutri, Parte I:Modellazione teorica e analisi, " è stato scritto da Harry H. Hilton. Appare in MESA, la rivista internazionale di Matematica in Ingegneria, Scienza e aerospaziale.