Lekki jak piórko: samolot na miarę przyszłości
Celem wspólnego przedsięwzięcia „Czyste niebo 2” jest opracowanie technologii, które przyczynią się do zmniejszenia wpływu lotnictwa na środowisko dzięki wdrożeniu cichszych i bardziej ekologicznych statków powietrznych. Innym ważnym celem przedsięwzięcia jest zbudowanie i utrzymanie konkurencyjności oraz mobilności w Europie w tym obszarze. Projektowanie lekkich części do kadłubów w taki sposób, że istniejące materiały łączy się z nowymi o wysokich parametrach technologicznych jest z całą pewnością krokiem w dobrym kierunku. Przede wszystkim dlatego, że zmniejszenie wagi ma bezpośrednie przełożenie na wydajność samolotu, a więc mniejsze zużycie paliwa, mniejsze wymagania dotyczące mocy oraz mniejsze emisje CO2.
Dążenie do lekkości
Pragnąc zrealizować powyższe cele, zespół finansowanego ze środków UE projektu LightAir pracował nad kwalifikacją nowych materiałów o wysokich parametrach technologicznych do budowy konstrukcji kadłubów helikopterów zgodnie z podejściem elementów składowych. Mówiąc dokładniej, twórcy oraz partnerzy projektu, Airbus Helicopters (kierownik tematu), Ikerlan, Compoxi i AMADE, opracowali kompletną charakterystykę parametrów technologicznych trzech nowych materiałów do budowy statku powietrznego, aby następnie na podstawie serii testów ustalić parametry dopuszczalne. Są to materiały kompozytowe, o właściwościach przylepnych oraz o strukturze plastra miodu. „W projekcie zastosowaliśmy trzy różne poziomy testowania – poziom najniższy obejmował testy płytek, natomiast testy wysokopoziomowe obejmowały indywidualne komponenty i elementy podzespołów”, podkreśla koordynator projektu, Jordi Renart. Omawiając wyniki testów, Renart wyjaśnia: „W ramach testów prowadzonych na poziomie 1 badaliśmy płytki w różnych temperaturach i warunkach wilgotności. Z kolei przechodząc do poziomu 2, skupiliśmy się na analizowaniu właściwości materiałowych paneli wielowarstwowych o budowie plastra miodu”. Na tym etapie badacze przeprowadzili próbę ściskania wzdłuż krawędzi, test zginania płaskiego, test ściskania po uderzeniu oraz próbę wytrzymałości spoiny klejowej na odrywanie (ang. climbing drum peel test). „Wszystkie badane parametry mają zasadnicze znaczenie, jednak próba wytrzymałości spoiny była dla nas szczególnie ważna. Pozwala ona określić wytrzymałość przylegania powłoki do plastra miodu przy obciążeniu w trybie 1 – jest to jeden z najbardziej kluczowych modeli uszkodzenia struktur wielowarstwowych”. Poziom 3 testowania dotyczył wielkoskalowego zakrzywionego panelu wielowarstwowego, który należy uznać za jedno z kluczowych osiągnięć projektu.
Ważne wyniki
Prace realizowane podczas projektu pozwoliły badaczom dokładnie zrozumieć zachowanie mechaniczne badanych przez nich nowych materiałów. „Okazało się, że w pewnych warunkach obciążenia i temperatury nowe materiały wykazują wiele ciekawych cech, co traktujemy jako dobry znak w kontekście potencjalnego zmniejszenia wagi i optymalizacji konstrukcji w odniesieniu do materiałów podstawowych”, podkreśla Renart. Prace eksperymentalne prowadzone w ramach projektu LightAir w połączeniu z określeniem dopuszczalnych parametrów dostarczą istotnych danych na temat materiałów, które będzie można następnie wykorzystać do celów optymalizacji i zmniejszenia wagi konstrukcji przyszłych statków powietrznych. Można więc śmiało powiedzieć, że projekt otwiera drzwi przed projektantami bardziej niezawodnych, wydajnych i lekkich konstrukcji kadłubów. „W przyszłości wyniki naszych prac przełożą się na zmniejszenie wagi ogólnych części kadłuba o 15 %, a także oszczędność paliwa na poziomie około 1 800 litrów oraz zmniejszenie poziomu emisji CO2 o około 5 900 kg dla jednego helikoptera w roku”, podkreśla Renart. Badacze planują również zaprezentować niektóre zgłębiane przez siebie zagadnienia opinii publicznej. Póki co są one wciąż analizowane, zaś w najbliższych miesiącach zostaną omówione w artykułach w czasopismach recenzowanych. „Kierownik tematu zaprezentuje również wyniki projektu w kontekście ram programu RACER. Ten krok będzie dla nas przypuszczalnie największym wyzwaniem”, podsumowuje Renart.
Słowa kluczowe
LightAir, samolot, nowe materiały, zmniejszenie wagi, lekka konstrukcja kadłuba, dopuszczalne parametry
