Branża lotnicza to jedna z najszybciej rozwijających się gałęzi gospodarki. Nowoczesne technologie starają się sprostać coraz to nowszym wyzwaniom, dyktowanym przez rynek. Autorami innowacyjnych rozwiązań są także polscy naukowcy. Wśród nich dr inż. Artur Kurnyta, który przybliżył efekty badań nad zintegrowanymi systemami pomiarowymi oraz nowatorskimi rozwiązaniami, których celem jest monitorowanie stanu technicznego statków powietrznych.
Kiedy zrodziła się u Pana pasja do lotnictwa?
Moje zamiłowanie pojawiło się już w młodości. Pochodzę z Gdyni, gdzie mieszkałem na Oksywiu. To dzielnica, która bezpośrednio graniczy z lotniskiem wojskowym Gdynia – Babie Doły. Od najmłodszych lat samoloty latały mi nad głową. W momencie, gdy wybierałem studia, zdecydowałem się na Wojskową Akademię Techniczną. Z sukcesem udało mi się ją ukończyć, po czym rozpocząłem pracę w Instytucie Technicznym Wojsk Lotniczych. Dzięki temu od lat mam bardzo bliski kontakt z techniką lotniczą i udaje mi się wraz z zespołem sukcesywnie wdrażać wyniki naszych prac na rzecz lotnictwa wojskowego.
Co dotychczas udało się Panu opracować lub już wdrożyć w życie?
Od początku moja kariera ukierunkowana była na szukanie rozwiązań, zapewniających integralność konstrukcji statku powietrznego. Mówimy tutaj o wszelkich tezach, związanych z próbami zmęczeniowymi, z badaniami materiałów lotniczych. Ukierunkowałem badania pod ocenę stanu technicznego, czyli detekcją uszkodzeń, występujących w konstrukcjach statków powietrznych. To także monitorowanie i wykonywanie pomiarów odkształceń, drgań lub przeciążeń konkretnej konstrukcji i wyciąganie wniosków, dotyczących tego, jak powyższe czynniki wpływają na wytrzymałość i trwałość maszyny. Na co dzień jestem pracownikiem Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych. Udaje nam się wdrażać różne działania na rzecz lotnictwa wojskowego. Przykładowo na samolotach SU-22, które w dalszym ciągu są eksploatowane, przeprowadziliśmy próbę zmęczeniową. Pozwoliło nam to udowodnić przedłużanie resursu technicznego, czyli możliwości jego eksploatacji dłużej niż zakłada to producent. Wyposażyliśmy także partię samolotów szkolno-bojowych, czyli tych najbardziej narażonych na pewne błędy pilotów z uwagi na ich młody staż, w system monitorowania obciążeń mojego autorstwa. Dzięki temu jesteśmy w stanie na bieżąco monitorować obciążenia, jakie działają na samolot w trakcie każdego z lotów. Możemy wykrywać pewne zjawiska, między innymi takie jak twarde lądowanie czy przekroczenie niektórych parametrów.
Fot. Przepływ pracy w projekcie
Bardzo ważną rolę w procesie prowadzonych przez Pana badań i wprowadzania nowych rozwiązań pełni program Lider. Co w jego ramach udało się już zrealizować i jaki jest jego główny cel?
W ramach programu LIDER XII Narodowego Centrum Badań i Rozwoju udało nam się pozyskać 1 494 000,00 zł z budżetu Państwa na realizację programu „DETEKTA”. Zagadnienie ma charakter interdyscyplinarny, który łączy ze sobą elementy mechaniki, trwałości zmęczeniowej, elektroniki, systemów pomiarowych oraz analizy sygnałów. Badania ukierunkowaliśmy w stronę opracowania i weryfikacji systemu do detekcji i kwantyfikacji rozmiarów pęknięć, występujących na elementach statku powietrznego. W przyjętej koncepcji, element pomiarowy będzie stanowić sieć czujników wykonanych w technologii wytwarzania przyrostowego z użyciem farb z mikro i nanocząsteczkami metalicznymi oraz elastycznych materiałów izolacyjnych, trwale zintegrowanych z obiektem. Dzięki przeprowadzeniu szeregu badań, chcemy zademonstrować prototyp systemu w warunkach zbliżonych do rzeczywistej eksploatacji. Poszczególne elementy składowe wynalazku, głównie autorski, adaptacyjny czujnik do detekcji pęknięć, blok akwizycji danych, algorytmy przetwarzania danych zostaną zweryfikowane w ramach kolejnych etapów projektu wraz z oceną stabilności działania w długim horyzoncie czasowym. Przedmiot naszych analiz jest zgodny z nową koncepcją podejścia do monitorowania konstrukcji znaną pod nazwą systemów SHM (Structural Health Monitoring). Zakłada ona trwałą zabudowę na obiekcie systemu pomiarowego wraz ze zintegrowaną siecią sensoryczną. To koncepcja relatywnie nowa. Pojawiła się na początku XXI wieku. Do tej pory jednak wdrożenia takich systemów są niezwykle rzadkie, bo w zasadzie tylko jednej firmie komercyjnej na świecie udało się zabudować swój system do tego typu celu. Potrzeby monitorowania są widoczne. Nie ma możliwości w czasie okresowych inspekcji, dokonywanych przez człowieka, dokonać przeglądu całego samolotu, stąd właśnie z pomocą mają przyjść systemy monitorowania ciągłego i czujniki, montowane na stałe w samolocie, często w lokalizacjach o utrudnionym dostępie.
Fot. Schemat czujnika
Badania wydają się być bardzo ciekawe. Co najważniejsze, wprowadzenie innowacyjnych rozwiązań może realnie zwiększyć bezpieczeństwo całej załogi samolotu i przyspieszyć proces ewentualnych napraw. Jak z Pana obserwacji na przestrzeni lat zmieniła się wytrzymałość samolotów, czy technologie sprzed lat można jeszcze dziś skutecznie wykorzystywać?
W Polsce często dysponujemy leciwym już sprzętem. Należy pamiętać, że około 30 lat temu inaczej projektowano samoloty. My nazywamy to przewymiarowaniem, co zapewniało odpowiednio wysoki współczynnik bezpieczeństwa. Okazuje się jednak, że samoloty sprzed lat, mimo wyczerpania resursów, pod względem konstrukcyjnym, w dalszym ciągu charakteryzują się dobrym stanem technicznym. Oczywiście problem stanowi wyposażenie awioniczne, niemniej jednak sprzęt, który w dalszym ciągu może szkolić, podtrzymywać nawyki u pilotów jest bardzo cenny, pod warunkiem, że uda się zapewnić jego bezpieczną eksploatację. Właśnie do tego celu ma być wykorzystywane rozwiązanie, opracowywane przez nas w ramach programu Lider.
Fot. Prototyp czujnika
Można zatem powiedzieć, że będzie Pan autorem rozwiązania, które nie tylko realnie poprawi bezpieczeństwo pilotów i załogi, ale także usprawni proces obsługi samolotów. Czy jest Pan zaangażowany w jeszcze inne projekty badawcze?
W tym momencie biorę udział w projekcie, w którym uczestniczą jednostki z wiodących ośrodków badawczych z zachodu. To między innymi Uniwersytet Techniczny w Dreźnie oraz Uniwersytet Techniczny w Delft. Polskę natomiast reprezentuje Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych czy Politechnika Warszawska. Jego celem jest wzbogacenie wiedzy i doświadczeń w procesie prowadzenia prac badawczych między krajami z naszej części Europy a krajami wiodącymi, które w obszarze projektów europejskich bardzo dobrze sobie radzą i wykorzystują technologie na wyższym poziomie. Jestem również zaangażowany w projekty realizowane pod koordynacją Europejskiej Agencji Obrony.
Jak podejmowane przez Pana inicjatywy wpływają na rozwój polskiej nauki?
Innowacje to zarówno rozwój osobisty, ale przede wszystkim ten gospodarczy. Całość polega na tym, aby badania ujrzały światło dzienne, a nowymi rozwiązaniami zaszczepić przemysł. Nasze badania są wstępem do tego, by usprawniać pewne procesy. Jeśli jednak nie zostaną wdrożone, to cała idea i pomysł zostaje na papierze. Realizacja wielu aktywności badawczych może pozwolić wreszcie na odkrycie zjawisk, które będą silnie oddziaływać w późniejszym czasie na inne procesy. Badania są zatem istotną częścią wytworzenia innowacji. Nasze działania przyniosą korzyść tylko wtedy, kiedy zostaną wdrożone w życie.
Tomasz Handkus
