Nowe narzędzia, dzięki którym samolot nie zatonie podczas wodowania
Do budowy bardziej ekologicznego, bezpieczniejszego i tańszego samolotu potrzebne są innowacyjne rozwiązania projektowe i nowe koncepcje konstrukcyjne. Metody empiryczne stosowane dotychczas przy projektowaniu rozwiązań chroniących samoloty w sytuacjach awaryjnych stają się przestarzałe. Potrzebne są nowe metody i predykcyjne narzędzia numeryczne, aby ograniczyć zagrożenia dla bezpieczeństwa i ryzyko strat ekonomicznych. W ramach inicjatywy SMAES (Smart aircraft in emergency situations) naukowcy opracowali zaawansowane narzędzia symulacyjne do stosowania na różnych etapach projektowania i certyfikacji. Dzięki optymalizacji wodowania, nowe narzędzia przyczynią się do zmniejszenia kosztów testowania i projektowania oraz wspomagania innowacji w celu tworzenia lżejszych, bezpieczniejszych i tańszych konstrukcji. Proces wodowania można podzielić na cztery fazy: podejście, uderzenie, lądowanie i unoszenie się na wodzie. Podczas wodowania powstają wysokie obciążenia hydrodynamiczne działające na konstrukcję samolotu. Ze względu na dużą prędkość samolotu, na obciążenia hydrodynamiczne wpływają takie zjawiska, jak kawitacja czy wentylacja. Wśród osiągnięć projektu można wymienić opracowanie udoskonalonych modeli analitycznych i numerycznych umożliwiających prognozowanie obciążeń cieczy i lokalnych ciśnień działających na samolot podczas przymusowego wodowania. Przygotowano złożone modele cieczy, przedstawiające ważne zjawiska fizyczne, takie jak powstawanie poduszki powietrznej, wentylacja, kawitacja czy siła zasysająca. Inna część prac dotyczyła stworzenia wiarygodnych modeli przewidujących zachowanie się konstrukcji samolotu i jej pękanie pod wpływem dynamicznych obciążeń wywołanych cieczą. Następnie połączono deformowalne modele strukturalne z udoskonalonymi modelami cieczy. Efektem były zwalidowane metodologie pozwalające na połączenie symulacji struktury cieczy z symulacjami przymusowego wodowania samolotu. Zespół SMAES zbudował nowe laboratorium eksperymentalne do badania mających miejsce przy dużej prędkości zderzeń z wodą, pomagające w prowadzeniu prac badawczo-rozwojowych w tej dziedzinie. Powstał obszerny zbiór danych testowych, obejmujący zderzenia z wodą i reakcje konstrukcji kompozytowych. Oczekuje się, że opracowane w ramach projektu SMAES nowatorskie narzędzia do projektowania samolotów nie tylko zwiększą bezpieczeństwo, ale też przyczynią się do poprawienia konkurencyjności i pozycji europejskiego przemysłu lotniczego. Lepsze poznanie złożonych zjawisk fizycznych występujących podczas wodowania samolotu będzie też istotne przy badaniu innych sytuacji obejmujących interakcje struktur z cieczą, takich jak lądowanie wiropłatu na wodzie i szybkie planowanie.
Słowa kluczowe
Samolot, przymusowe wodowanie, narzędzia symulacyjne, sytuacje awaryjne, obciążenia hydrodynamiczne, obciążenia cieczy
