Projekt badania odporności na zderzenie elementów konstrukcji samolotów i pojazdów lądowych

Pod koniec grudnia 2009 roku Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa zatwierdziło decyzję o przyznaniu środków dla konsorcjum naukowo-przemysłowego, reprezentowanego przez CBMK, o wykonanie projektu rozwojowego, zgłoszonego na 9 konkurs projektów rozwojowych z obszaru obronność i bezpieczeństwo. Koszt projektu 3000000 zł.

Projekt pn. „Metody badawcze oraz system do badania odporności na zderzenie elementów konstrukcji samolotów i pojazdów lądowych służące ocenie bezpieczeństwa pasażerów” jest realizowany przez konsorcjum, w skład którego wchodzą Instytut Lotnictwa (lider), Instytut Technologii Eksploatacji w Radomiu i Polskie Zakłady Lotnicze w Mielcu.

Przedmiotem projektu, rozłożonego na lata 2010 – 2011 jest budowa stacjonarnego systemu do badań odporności na uderzenia elementów konstrukcji lotniczych i lądowych środków transportu, ochraniaczy, osłon i innych zabezpieczeń przed uderzeniem. Podstawowym elementem systemu będzie działo pneumatyczne (Rys. 1) umożliwiające miotanie obiektów z prędkościami okołodźwiękowymi z możliwością doboru parametrów energetycznych. Średnica lufy działa wynosić będzie 250 mm. Całkowita masa pocisku (łuska, obiekt miotany i wypełniacz) może wynosić do 17 kg. W chwili obecnej wykonana jest dokumentacja techniczna działa i rozpoczęte są prace wykonawcze.

Rys. 1. Widok 3D działa pneumatycznego.

System zostanie zainstalowany na terenie Instytutu Lotnictwa (budynek K). Planowany termin uruchomienia działa na terenie instytutu to połowa przyszłego roku.
Efekty zderzenia będą rejestrowane za pomocą tensometrycznego systemu pomiarowego (16 kanałów, częstotliwość próbkowania 20 kHz). System wizyjny, którego podstawowym elementem będzie kamera zapisująca obraz z prędkością 10300 klatek/s przy rozdzielczości 640×480,  umożliwi rejestrację przebiegu zderzenia.
W ramach projektu realizowane są również symulacje numeryczne zderzeń obiektów obcych z elementami konstrukcji z zastosowaniem oprogramowania LS-Dyna (Rys. 2). Jednym z istotnych zagadnień jest symulacja zderzeń struktur lotniczych z ptakami. Obecnie w badaniach odporności na zderzenie z ptakami stosowane są pociski wykonane na bazie żelatyny (o gęstości zbliżonej do gęstości ciała ptaka). Do modelowania takich pocisków zostanie zastosowana metoda SPH (smoothed particles hydrodynamics – wygładzona hydrodynamika cząstek).

Rys. 2. Przykład symulacji zderzenia z zastosowaniem oprogramowania LS-Dyna.

Jednym z obiektów, na których zostaną wykonane badania przy użyciu systemu, poza prostymi strukturami (płyty wykonane ze stopu aluminium i materiałów kompozytowych itp.) będzie przednia część kabiny samolotu PZL M-28 Skytruck.

PZL M-28 Skytruck aircraft and cabin for impact tests

Rys.3 Przednia część kabiny samolotu PZL M-28 Skytruck