Nowe klapy skrzydła samolotu poprawiają ogólną wydajność lotu
Wyjrzyj przez okno następnym razem, gdy będziesz na pokładzie samolotu. Zjawiskiem, które zapewnia odpowiednią aerodynamikę jest przepływ laminarny: sposób w jaki powietrze przepływa pod i nad skrzydłem. Tarcie powietrza o skrzydło determinuje jego prędkość, a projektanci samolotów dążą to tego, by wartość ta była jak najmniejsza. Opory aerodynamiczne nie tylko zmniejszają ogólne osiągi samolotu, ale przyczyniają się do zwiększonej emisji CO2. Konsorcjum finansowanego ze środków UE projektu SWING opracowało innowacyjne rozwiązanie, umieszczając w przedniej części skrzydła nowy rodzaj klap, które zapewniają lepszą kontrolę przepływu laminarnego. „Celem projektu było zweryfikowanie możliwości przemysłowego zastosowania naszego rozwiązania, czyli możliwości produkcyjnych, oraz osiągnięcia wymaganego stopnia technologicznej dojrzałości”, mówi Christophe Cornu, kierownik projektu badawczego z Cetim Nantes i koordynator projektu SWING. Oprócz zaprojektowania nowych klap skrzydła, zespół projektu SWING opracował również bardziej wydajny sposób ich produkowania w ramach zaawansowanego procesu implementacji materiałów termoplastycznych.
Odbijanie owadów poprawi przepływ laminarny
Klapa skrzydła to tak zwana klapa Krügera. Zapewnia ona lepszą kontrolę przepływu laminarnego, zmniejsza ciężar skrzydła i można ją poddać procesowi recyklingu, co niewątpliwie stanowi wartość dodaną dla przemysłu lotniczego. Po wypuszczeniu klapa Krügera działa jak „deflektor” – odbija owady, uniemożliwiając im wejście w kontakt ze skrzydłem i zakłócenie przepływu laminarnego. Skomplikowana geometria klapy, osiągnięta na drodze laserowego spawania cienkiej termoplastycznej taśmy prepreg wykonanej z kompozytu, ma za zadanie zmniejszyć liczbę operacji produkcyjnych, a w konsekwencji również koszty wytwarzania przyszłych części kompozytowych w porównaniu do obecnych rozwiązań przemysłowych. Niezawodność tego procesu będzie miała kluczowe znaczenie dla ograniczenia kosztów wytwarzania części kompozytowych w przyszłości. Za sukcesem opracowanego przez zespół projektu SWING procesu kryje się większa prędkość nakładania surowców i mniejsze straty materiałów.
Produkcja skrzydła w procesie termoplastycznym
Jednym z najważniejszych osiągnięć był proces implementacji materiałów termoplastycznych do wytwarzania klap Krügera. „Największą zaletą polimerowych materiałów termoplastycznych jest ich zdolność do recyklingu, czym różnią się od innych materiałów” wyjaśnia Cornu. „Przetwarzanie materiałów termoplastycznych wymaga ponadto zastosowania mniejszej liczby dodatkowych operacji produkcyjnych, co znacząco ograniczy koszty w przyszłości, gdy technologia ta będzie już w pełni rozwinięta”. W celu wytworzenia polimerów termoplastycznych do produkcji klap Krügera zespół skorzystał z pomocy robota z głowicą laserową na potrzeby łączenia części na miejscu. Takie podejście pozwala uniknąć stosowania dodatkowych procesów, oferując przy tym większą niezawodność i powtarzalność, co przekłada się na ogólną poprawę jakości poszczególnych części.
Większa dojrzałość technologiczna
Po osiągnięciu przez nową część czwartego stopnia gotowości technologicznej (TRL 4), projekt skrzydła i proces jego produkcji zostaną poddane naziemnym testom funkcjonalności. „Właściwości kinematyczne klapy Krügera zostaną sprawdzone pod kątem ich interfejsu ze skrzydłem”, dodaje Cornu. W dalszej kolejności w ciągu kilku kolejnych lat produkt zostanie poddany testom walidacyjnym w laboratorium. Jak przekonuje badacz, najważniejszym zadaniem zespołu projektu było opracowanie najlepszej strategii wytwarzania nowej części. Wiązało się to z opracowaniem wielu komponentów, by móc w rezultacie otrzymać strukturę odporną na ograniczenia mechaniczne, a także z zapewnieniem, że cała ta złożona forma będzie nadawała się do dalszych prac rozwojowych, co wiązało się z koniecznością zapewnienia, że materiał nadaje się do konsolidacji w trakcie operacji spawania laserowego przez robota. „Postęp w zakresie materiałów i możliwości ich przetwarzania następuje bardzo szybko, co umożliwia nam tworzenie godnych pozazdroszczenia rozwiązań z korzyścią dla naszej planety”, mówi Cornu.
Słowa kluczowe
SWING, laminarny, przepływ, samolot, tarcie, powietrze, klapa, odbijać, owady, udoskonalenia, technologiczne
