Lżejsze kadłuby mogłyby obniżyć koszty w lotnictwie
Głównymi wyzwaniami, przed którymi stoi branża lotnicza, są poprawa wydajności produkcji i obniżenie kosztów przy jednoczesnym zapewnieniu bezpieczeństwa maszyny. Jednym ze sposobów, by przezwyciężyć te przeszkody, jest lżejszy i wyprodukowany w zintegrowanym procesie kadłub konstrukcyjny - główna cześć samolotu, w której znajdują się pasażerowie, załoga oraz towar. W projekcie POLARBEAR (Production and Analysis Evolution for Lattice Related Barrel Elements Under Operations with Advanced Robustness) skupiono się na wyprawowaniu lekkich I niskokosztowych konstrukcji kadłuba na potrzeby lotnictwa cywilnego. Naukowcy działający pod egidą projektu mieli za cel poprawę produkcji elementów wykonanych w technologii geodetycznej - konstrukcji kratownicowych, którym nadaje się beczkowaty kształt kadłuba samolotu. Wytwarza się je z najnowszej generacji lekkich lecz wytrzymałych materiałów kompozytowych, takich jak polimery zbrojone włóknem węglowym. Przyświecało im zamierzenie, by w znacznym stopniu zautomatyzować produkcję kadłubów, co pozwoliłoby na ograniczenie kosztów branżowych, jednocześnie zwiększając wydajność procesu produkcji. „Podstawowym wynikiem projektu POLARBEAR jest podwyższenie gotowości technologicznej najnowszych konstrukcji geodetycznych kadłuba” - wyjaśnia Christian Huehne, koordynator projektu POLARBEAR. Naukowcy unijni, pracujący u boku badaczy rosyjskich, stworzyli proces automatyzacji kształtowania I rozmieszczania materiałów kompozytowych, wykorzystywanych w konstrukcji kadłuba samolotu. Proces opiera się na zastosowaniu bardzo wąskich żłobień w formie. Postępy, poczynione w projekcie, otwierają możliwość, by proces produkcji konstrukcji kadłuba zamykał się w jednym kroku. „Pozwoliłoby to ostatecznie wyeliminować kosztowny montaż części kadłuba konstrukcyjnego, znacznie redukując czas I koszty produkcji” - dodaje Huehne. Ponadto, algorytmy wymiarujące, wypracowane w toku projektu, są teraz gotowe do użytku I zakupu, a jeden z partnerów projektu rozwija je za pomocą swego oprogramowania opartego na metodzie elementów skończonych. Podczas trwania projektu, naukowcy zbadali również metody zwiększenia niezawodności I bezpieczeństwa geodetycznych konstrukcji kadłuba w warunkach obciążeń roboczych. Przeanalizowali, w jaki sposób konstrukcja ulegnie wyboczeniu pod obciążeniem oraz jaki jest całościowy poziom tolerancji na uszkodzenia wskutek zderzenia. Zbadano również różne procesy naprawcze, którym można poddać uszkodzoną konstrukcję. Huehne odnotowuje, że wypracowane przez badaczy projektowych algorytmy wymiarujące mogą również okazać się użyteczne do innych zastosowań, w tym w branży energii wiatrowej. Projekt uzupełnia badania, przeprowadzone pod egidą innego projektu unijnego - ALASCA, w którym dociekano globalnego zachowania kompozytowych konstrukcji geodetycznych. W ujęciu całościowym, projekt POLARBEAR miał na celu analizę lokalną konstrukcji, poprawę jej niezawodności - a tym samym bezpieczeństwa - oraz gotowość do uruchomienia masowej produkcji.
Słowa kluczowe
Samolot POLARBEAR, kadłub, linie lotnicze, produkcja, geodetyczny
