Zaawansowany stożek ogonowy do samolotów
Europejski program badań strategicznych przewiduje zwiększanie natężenia lotniczego transportu pasażerskiego i towarowego o około 4–5% rocznie, czyli podwajanie natężenia mniej więcej co 16 lat. Ze względu na swoją lokalizację stożek ogonowy samolotu odgrywa kluczową rolę w konstrukcji i funkcjonowaniu samolotu. Jest on nie tylko elementem kadłuba, ale również miejscem integracji pomocniczej jednostki mocy (APU). Finansowany ze środków UE projekt "Advance integrated composite tailcone" (ADVITAC) zajął się stworzeniem nowatorskich kompozytów wielofunkcyjnych odpowiadających wymaganiom strukturalnym z uwzględnieniem w pełni zautomatyzowanego procesu integracji pomocniczej jednostki mocy. Połączenie zaawansowanych materiałów pozwoli poprawić akustykę, ognioodporność, parametry elektryczne i wytrzymałość. Po wykorzystaniu projektowania wspomaganego komputerowo do stworzenia kompozytowej konstrukcji stożka ogonowego z integracją pomocniczej jednostki mocy badacze przeprowadzili symulacje porównujące hałas silników i koncepcje akustyczne. Testy głównych funkcji zintegrowanego stożka ogonowego przeprowadzono na testowych fragmentach materiału kompozytowego. Opracowanie prototypu demonstracyjnego w pełnej skali pozwoliło zwiększyć poziom gotowości technologicznej, a zarazem dojrzałość produkcyjną wielu technologii pokrewnych. Poziom gotowości produkcyjnej stanowi miarę dojrzałości gotowości do produkcji analogiczną do poziomu gotowości technologicznej. Ulepszono zautomatyzowany, zrobotyzowany system układania włókien do integracji skomplikowanych suchych wzmocnień. Czujniki światłowodowe umożliwiają monitorowanie kondycji strukturalnej, metalowe włókna lub paski zapewniają ochronę przed wyładowaniami atmosferycznymi, a rozpuszczalne włókna zwiększają wytrzymałość i odporność na uszkodzenia. Ulepszono wzmocnienia w grubości poprzez zoptymalizowanie rozkładu i gęstości wzmocnień włókien w płaszczyźnie z oraz przeplatanie (tufting) usztywnień. Badaczom udało się też znacząco zwiększyć poziom gotowości produkcyjnej tanich narzędzi używanych na etapie nasycania kompozytów żywicą. W tym wrażliwym na zmiany procesie dotychczas brakowało niezawodności wymaganej w rzeczywistych zastosowaniach przemysłowych. Nowa technologia powinna docelowo umożliwić wykonywanie stożków ogonowych o 10% lżejszych niż w przypadku tradycyjnych struktur kompozytowych, co pozwoli zmniejszyć poziom emisji dwutlenku węgla aż o 50% na pasażerokilometr. Ponadto koszt produkcji powinien być w przybliżeniu o 30% niższy. Do czasu zakończenia projektu naukowcy spodziewają się wykonać pełnoskalowy prototyp demonstracyjny integrujący nowatorskie materiały, technologie i procesy w celu zwiększenia efektywności kosztowej produkcji i konkurencyjności europejskiego łańcucha dostaw.
Słowa kluczowe
Samolot, stożek ogonowy, kompozyty lotnicze, transport lotniczy, integracja pomocniczej jednostki mocy
