Polski "piorunochron" dla samolotów ma zamknąć problem wyładowań atmosferycznych w lotnictwie

Każdy rejsowy samolot statystycznie 1-2 w roku jest trafiony piorunem i choć obecne rozwiązania odgromowe chronią pasażerów niemal całkowicie, naukowcy pracują nad nowym materiałem dla zewnętrznych elementów poszycia samolotu - lżejszym, tańszym, wytrzymałym i przewodzącym prąd.

Lekka powłoka z polimeru ochroni samoloty

Ten innowacyjny materiał minimalizujący skutki uderzeń piorunów został już zgłoszony do ochrony patentowej. Jego komercjalizacja to prawdopodobnie kwestia kilku lat.
 
Chodzi o materiał całkowicie organiczny, niezawierający metali, stanowiący mieszaninę polimerów, która przewodzi prąd elektryczny - poinformował kierownik prac nad tym materiałem, dr hab. inż. Andrzej Katunin, prof. nadzw. Politechniki Śląskiej w Gliwicach.

- Aby uzyskać dobre właściwości mechaniczne, a również zachować tę przewodność elektryczną, połączyliśmy ze sobą polimer przewodzący i dielektryczny o dobrych właściwościach mechanicznych. Zrobiliśmy też szereg symulacji, które pozwoliły nam uzyskać te właściwe proporcje tych materiałów - tak, aby wynik dał nam materiał sztywny, wytrzymały i przewodzący elektrycznie - wyjaśnił.

Badania nad nowym materiałem trwają kilka lat. Dotąd badaczom udało się zsyntezować polimer w ramach realizowanego wcześniej projektu, finansowanego z Fundacji na rzecz Nauki Polskiej.

- Następnie swoimi siłami dokończyliśmy ten wynalazek, mianowicie zaaplikowaliśmy tam włókno węglowe, żeby dodać odpowiedniej sztywności. Zmodyfikowaliśmy jeszcze nieco skład chemiczny tego materiału i już pierwsze zgłoszenie patentowe zostało zgłoszone w tym roku - poinformował Andrzej Katunin.

Strzelali w powłokę "sztucznymi" piorunami

Naukowiec dodał, że materiał przeszedł już próby mechaniczne, elektryczne oraz wielkoprądowe, kiedy to "strzelano" do niego sztucznymi piorunami. Udowodniły one m.in., że nowe tworzywo nie koncentruje wytworzonej podczas rażenia energii w jednym miejscu, a rozprowadza ją.
 
"Wszystkie testy potwierdziły, że nasz pomysł sprawdza się i idziemy teraz w kierunku rozwoju tego materiału do zastosowań odgromowych i dodatkowo do ekranowania elektro-magnetycznego (chodzi o bezpieczeństwo maszyny podczas lądowania i startowania na lotniskach, gdzie pole to ma duże natężenie - red.). Idziemy w kierunku komercjalizacji tego rozwiązania, zwiększenie jego gotowości technologicznej i być może, jeżeli nam się powiedzie, za kilka lat wprowadzenie go na rynek" - wyraził nadzieję naukowiec.
 
Dodał jednak, że wejście na rynek lotniczy jest bardzo trudne i wiąże się ze spełnieniem bardzo restrykcyjnych norm.
 
Jednocześnie badacz uspokoił, że choć każdy rejsowy samolot statystycznie 1-2 w roku jest trafiony piorunem, to obecnie samoloty są dobrze przygotowane do ochrony odgromowej. Jak mówił, ostatnia katastrofa lotnicza spowodowana uderzeniem pioruna i w efekcie wybuchem zbiornika paliwa miała miejsce w latach 60. XX wieku. Mimo to - ze względu na rozwój nowoczesnych technologii - potrzeba nowych rozwiązań w tym zakresie jest dosyć spora.

Katunin wyjaśnił, że w tej chwili w lotnictwie stosowane są rozwiązania oparte na metalowych siatkach, zatapianych w polimerowym kadłubie.

Zamiast siatki przewodząca farba

Aby piorun nie zniszczył maszyny, ładunek elektryczny musi się szybko rozchodzić po całym kadłubie. Dzięki temu nie wytworzy się w miejscu uderzenia ogromna temperatura, która może uszkodzić poszycie.

Kadłuby samolotów budowane są jednak z kompozytów na bazie żywic epoksydowych. Ten wytrzymały plastik jest lekki, ale nie przewodzi prądu. W polimerowym kadłubie jest więc zatapiana metalowa siatka. W momencie uderzenia pioruna przechwytuje ona ładunek elektryczny i ciepło.

- Te siatki sprawdzają się bardzo dobrze, jeżeli chodzi o przewodnictwo (elektryczne - red.), ale jest to technologia bardzo droga, dodatkowo jest to metal, który robi te konstrukcje jednak cięższymi - powiedział naukowiec. Dodał, że obecnie lotnictwo rezygnuje z metali właśnie na rzecz lżejszych polimerów.

- Obecne rozwiązania - kontynuował Katunin - wymagają też kosztownych napraw samolotu po każdym uderzeniu pioruna - powiedział. Według jego wiedzy, to jedyne takie badania w Polsce.

- Nad podobnymi rozwiązaniami pracuje jeszcze kilka zespołów z Europy, Stanów Zjednoczonych i Japonii, ale każdy z nich cechuje jakieś inne podejście do problemu. My wierzymy, że to nasze rozwiązanie stanie się najbardziej konkurencyjne dla rynku lotniczego - podsumował naukowiec.

PAP