Polscy naukowcy szukają sposobu na uderzenia pioruna
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.
Ten innowacyjny materiał minimalizujący skutki uderzeń piorunów został już zgłoszony do ochrony patentowej; jego komercjalizacja to prawdopodobnie kwestia kilku lat.
Jak tłumaczył kierownik prac nad tym materiałem, dr hab. inż. Andrzej Katunin, prof. nadzw. Politechniki Śląskiej w Gliwicach, chodzi o materiał całkowicie organiczny, niezawierający metali, stanowiący mieszaninę polimerów, która przewodzi prąd elektryczny.
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 - tłumaczył.
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 - mówił.
Katunin 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). 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.
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, 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.
Według wiedzy Katunina, 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 Katunin.
PAP, MS
