Techno-nowinki w lotnictwie

Techno-nowinki w lotnictwie
Źródło zdjęć: © Samoloty.pl / Jasoław Paszyn

09.09.2013 11:55, aktual.: 09.09.2013 12:42

Zalogowani mogą więcej

Możesz zapisać ten artykuł na później. Znajdziesz go potem na swoim koncie użytkownika

Warto śledzić lotnicze nowości. Technologia bowiem wędruje, i np. to co stosuje się w wysoko zaawansowanym technicznie lotnictwie, może z czasem trafić do przedmiotów codziennego użytku, chociażby samochodów. Elementy awioniki lotniczej w tym wyświetlacz przezierny HUD już tam trafiły. Ale czy ktoś nie chciałby mieć samochodu, którego szyby stają na życzenie nieprzezroczyste? Okazuje się, że to wcale nie fantazja.

Zmiany we współczesnym lotnictwie następują coraz szybciej. I to zarówno w szeroko pojętym lotnictwie cywilnym, jak i lotnictwie woskowym (bojowym). Bardzo istotnie zmienia się nie tylko sposób konstruowania, ale przede wszystkim stosowane w lotnictwie materiały konstrukcyjne. To z kolei pociąga za sobą daleko idące zmiany technologiczne, zarówno na etapie konstrukcyjnym, jak i w samej technologii produkcji.

Istotne zmiany zachodzą także w technologii materiałowej silników turboodrzutowych. Zaczyna się w nich coraz częściej stosować włókna ceramiczne, a także np. kompozyty typu C-C: węgiel –. węgiel lub węglik krzemu-węglik krzemu. Prognozowane są one jako jedne z głównych materiałów do budowy nowoczesnych rozwiązań konstrukcyjnych różnych typów silników odrzutowych. Co prawda wadą ich jest kruchość, natomiast ogromną zaletą możliwość pracy w temperaturach rzędu 2500 stopni Celsjusza.

Z kolei kompozyty ceramiczno-metalowe stosuje się w dyszach silników turboodrzutowych, jak i w samym środku konstrukcji silników. Oparty na nich specjalny system chłodzenia strumienia gazów wylotowych umożliwia obniżenie temperatury z typowej (ok. 80. st, C) do zaledwie 400 st. C, co przedłuża żywość tych elementów, a w przypadku samolotów bojowych wręcz uniemożliwia namierzenie samolotu detektorami podczerwieni. Innym materiałem konstrukcyjnym, który zaczyna być coraz powszechniej stosowany w silnikach turboodrzutowych, jest kompozyt tytanowy. W nim z kolei próżniowo na strukturę tytanu nanosi się włókna ciągłe z węglika krzemu. Wytwarza się z niego łopatki silników nowej generacji (stosowane już np. w silnikach firmy Pratt&Whitney). Jest to kompozyt bardzo wszechstronny, ponieważ używany jest także w elementach podwozi samolotów (np. Boeing C- Globmaster III).

Przykładem takiego kompozytu jest np. Kevlar K9 i K149. Często służą one jako dodatkowe pokrycia w samolotach i śmigłowcach bojowych. Ich wytrzymałość pozwala na ochronę załogi wewnątrz samolotu lub śmigłowca bojowego nawet przed skutkami trafienia przeciwpancernymi i odłamkowo-burzącymi głowicami kalibru 23 mm.

Kevlar, w połączeniu ze stalą stosuje się już w wirnikach śmigłowców. Głowice wirników wykonane są ze stopów aluminium i stali, co zapewne tak szybko się nie zmieni. Natomiast zmiany zachodzą w technologii i konstrukcji łopat wirnika głównego. Często zaczyna się łączyć stalowe dźwigary łopaty wirnika (pięć warstw nierdzewnej stali ) z rurami wykonanymi z włókna szklanego. Elementem nośnym dodatkowo są 2. warstwy laminatowych płyt, a uszkodzenie nawet 10 z nich nie wpływa na własności łopaty, a więc nie zakłóca pracy całego wirnika, ani siły nośnej. Całość kryta jest kevlarem i blachą stalową, a krawędzie natarcia wykonuje się ze stopu tytanowo-aluminiowego. Otrzymuje się w ten sposób łopaty wirnika o doskonałych własnościach aerodynamicznych, których żywotność przedłużona została do 4500 godzin bezawaryjnej pracy w locie.

Ale to nie koniec...

Pewne jest, że w bliższej lub dalszej przyszłości wchodzić będą w lotnictwie nowe kompozyty, a ich udział w budowie będzie nadal rósł, choć obecnie już w niektórych płatowcach sięga on nawet 90%. Do takich, przyszłościowych kompozytów zalicza się np. kompozyty, w których wzmocnieniem strukturalnym są włókna o podwyższonych właściwościach wytrzymałościowych i cieplnych. Są to tzw. kompozyty Advanced plastic Composites (AC), oraz High Performance plastic Composites (HPC). Stosuje się w nich włókna tytanowe, borowe, węglowe lub grafitowe, a także z węglika krzemu oraz aramidowe. Wydają się one być przyszłością technologii konstrukcyjnej lotnictwa.

Obraz
© (fot. Samoloty.pl / Jarosław Paszyn)

Okna w samolotach, nie takie proste w budowie...

Bardzo ciekawe rzeczy dzieją się też na polu przeźroczystych elementów kadłuba statku powietrznego, a więc owiewek kabin, czy okien w kabinach pasażerskich. W tej dziedzinie przodują z kolei Rosjanie. Są oni już teraz właścicielami patentu specjalnych szyb pancernych, w tym do użytku lotniczego. Szyby takie, zbudowane z wysokowytrzymałego bloku szkła i polimerów, są w stanie wytrzymać bezpośrednie, trzykrotne trafienie w to samo miejsce pociskiem pistoletowym lub karabinowym kal. 7,6. mm, oraz zapewnić skuteczną ochronę załogi lub pasażerów przy kolizji z ptakiem o masie do 1,8 kg przy prędkości zderzenia rzędu 650 – 750 km/h.

Pracuje się także nad szybami, wykorzystującymi zjawisko elektrochromatyzmu. Zjawisko to polega na zmianie przeźroczystości szyby pod wpływem prądu elektrycznego. Pomiędzy dwoma warstwami przeźroczystego szkła i tworzywa sztucznego, wprowadza się warstwę przewodzącą z powłoką ciekłego kryształu. Mechanizm zjawiska polega na tym, że pod wpływem prądu elektrycznego cząsteczki kryształu porządkują swoją strukturę molekularną, układają się w linie i szyba staje się tym samym przeźroczysta. Kiedy przepływ prądu zanika, molekuły kryształu tracą wewnętrzne uporządkowanie liniowe, i szyba traci przeźroczystość. Rosjanie osiągnęli już zmienność stopnia przeźroczystości szkła od 2-5. do 70-80%, a więc od szkła praktycznie matowego, do prawie całkowicie przeźroczystego. Co więcej, w zależności od zastosowanego szkła, tworzywa sztucznego i rodzaju kryształu, szyby mogą zmieniać nie tylko stopień przeźroczystości, ale i barwę.

Dawniej „na czuja”, dzisiaj to komputery w pełni kontrolują każdą fazę lotu Istotne zmiany zachodzą bardzo dynamicznie w elektronice lotniczej, a więc awionice. Już niedługo prawdopodobnie wejdą do użytkowania nowe, dużo szybsze komputery, w czym udział, i to znaczący, mogą mieć także Polacy. A to za sprawą zespołu profesora Tomasza Storego z Instytutu Fizyki PAN. On i jego zespół opracowali specyficzny materiał, a konkretnie nowy rodzaj procesora, czyli serca każdego komputera. Dzięki procesorowi nowej generacji komputery staną się szybsze, wydajniejsze w obliczeniach i będą mogły ulec kolejnej miniaturyzacji. Zespół profesora Tomasza Storego opracował materiał, za pomocą którego stanie się możliwe stworzenie w formie użytkowej nowej generacji procesorów dużo szybszych i wydajniejszych od obecnie funkcjonujących i użytkowanych. Materiał o nazwie topologiczny izolator krystaliczny to rodzaj kryształu zbudowanego z atomów ołowiu, cyny i selenu. Jako jedyny na świecie łączy ze sobą trzy różne właściwości
konieczne do stworzenia tranzystora –. podstawowej cegiełki budującej komputery. Kryształ jest jednocześnie izolatorem, przewodnikiem i półprzewodnikiem – tłumaczy profesor Story. Warunki idealnego izolatora nieprzewodzącego elektryczności panują wewnątrz kryształu. Z kolei na powierzchni kryształ zachowuje się jak materiał będący świetnym przewodnikiem prądu oraz półprzewodnik pozwalający na wykonywanie kontrolowanych obliczeń. Oprócz zwiększenia możliwości obliczeniowych, komputery takie będą zajmowały mniej miejsca, będą lżejsze i nie będą wymagały tak intensywnego chłodzenia. Polepszy się wtedy także bilans energetyczny statku powietrznego, ponieważ wydatek energetyczne na proces (zwłaszcza awioniki)chłodzenia jest zawsze stosunkowo wysoki.

Jak więc widać, w dziedzinie technologii lotniczej, zarówno od strony konstrukcyjnej, poprzez stosowane materiały, aż po technologię produkcji i własności użytkowe, zdarzy jeszcze wiele ciekawych rzeczy...

Maciej Ługowski

Polecamy w internetowym wydaniu Samoloty.pl: Bądź szybszy niż twój Jet lag!

Oceń jakość naszego artykułuTwoja opinia pozwala nam tworzyć lepsze treści.
Wybrane dla Ciebie
Komentarze (4)