Ergonomia i koszty idą w parze…

O projektowaniu, bezpieczeństwie oraz kosztach projektowania i produkcji samolotu OSA, w drugiej części wywiadu z profesorem Stanisławem Danileckim oraz inicjatorem budowy statku powietrznego, profesorem Aleksandrem Olejnikiem rozmawia Marcin Ziółek.

Prof. dr hab. inż. Aleksander Olejnik - (ur. 1948 w Łodzi) jest absolwentem Wydziału Mechanicznego WAT, na którym studiował w latach 1968-1973, uzyskując tytuł zawodowy magistra inżyniera. Na tym wydziale uzyskał także stopnie naukowe: doktora (1979) oraz doktora habilitowanego nauk technicznych (1988). Tytułem naukowym profesora został uhonorowany w 1996 r. W latach 1993-2002 był zastępcą komendanta Wydziału Uzbrojenia i Lotnictwa ds. dydaktyczno-naukowych, a w latach 2002-2003 - zastępcą Komendanta WAT ds. dydaktycznych oraz prorektorem WAT ds. kształcenia. W latach 2003-2008 pełnił funkcję dziekana Wydziału Mechatroniki.

Jest autorem monografii „Aerosprężystość układów powierzchniowych” oraz współautorem monografii „Selected Problems of Nonlinear Dynamics in Aviation Engineering”. Ponadto opublikował około 100 artykułów w periodykach naukowych oraz dwa skrypty akademickie dotyczące budowy statków powietrznych. Za działalność naukowo-dydaktyczną i organizacyjną został uhonorowany m.in.: Krzyżem Oficerskim i Kawalerskim Orderu Odrodzenia Polski, Medalem Komisji Edukacji Narodowej, tytułem Zasłużony Nauczyciel Akademicki WAT oraz 11 Nagrodami Rektora WAT.

Dr hab. inż. Stanisław Danilecki, prof. WAT – (ur. 1936 r.) jest absolwentem Wydziału Lotniczego Politechniki Warszawskiej z 1960 roku. Posiada bardzo obszernie udokumentowany dorobek naukowy, projektowy i badawczy. Zawiera on nowe rozwiązania konstrukcyjne oraz modyfikacje istniejących. Większość z tych rozwiązań została wprowadzona do produkcji i zweryfikowana w oblatanych i eksploatowanych w Polsce i za granicą samolotach. Za działalność naukowo-dydaktyczną otrzymał m.in.: Złoty Krzyż Zasługi, Nagrodę Rektora Politechniki Warszawskiej oraz Nagrodę Dziekana Wydziału Mechaniczno Energetycznego Politechniki Wrocławskiej (podwójnie).

Od 2007 roku pracownik naukowo-dydaktyczny Wojskowej Akademii Technicznej zatrudniony na stanowisku profesora nadzwyczajnego w Wydziale Mechatroniki i Lotnictwa.

Samolot OSA (charakterystyka): Górnopłat o konstrukcji metalowo-kompozytowej klasy VLA (Very Light Aircraft). Usterzenie krzyżowe. Skrzydła podparte zastrzałem, klapy i lotki szczelinowe. Końcówki skrzydeł wyposażone w winglety. Część przednia mieści dwuosobową kabinę załogi, część środkowa przeznaczona jest na integralny zbiornik paliwa o pojemności 120 litrów, schowek podręczny i przestrzeń dla spadochronu ratunkowego. Pod podłogą kabiny znajdują się przedziały wyposażenia pilotażowo-nawigacyjnego i specjalnego. Wejście do kabiny umożliwiają drzwi umieszczone symetrycznie po obu stronach kadłuba, otwierane do góry i przodu. Ster kierunku wyważony masowo i odciążony aerodynamicznie, metalowy wyposażony w płytkę wyważającą. Stery i lotki wychylane za pomocą układów popychaczowych, natomiast klapka odciążająca steru wysokości elektrycznie. Klapy sterowane elektrycznie. Podwozie trójkołowe z kółkiem przednim, stałe. Na kołach głównych znajdują się hydrauliczne hamulce tarczowe, brak różnicowości hamowania. Silnik tłokowy Lycoming IO-320-B1A o mocy 160 KM w układzie pchającym. Usytuowanie silnika za skrzydłem i zastrzałem w dużym stopniu ma podnieść bezpieczeństwo eksploatacji, zredukować możliwość wejścia w obszar pracy śmigła, a także obniżyć poziom hałasu w kabinie. Ogrzewana rurka pitota. Samolot będzie wyposażony w awionikę G3X firmy Garmin, radiostację SL30, transponder Garmin GTX23, GPS VOR/ILS Garmin GTN 650, Garmin GMA347, układ ELT oraz autopilota TrutrakGX Pilot.

MZ: Czy przewidziane zostały jakieś funkcje zwiększające bezpieczeństwa operowania tej konstrukcji, takie jak np. zaawansowana awionika czy balistyczny spadochron ratunkowy?

SD: Samolot będzie wyposażony w dwa obszary awioniczne, tj. awionikę niezbędną do normalnego pilotażu nawet z uwzględnieniem lotów IFR i awionikę, która będzie współgrała z systemem sieciocentrycznym. One się wzajemnie przeplatają i wspólnie pracują. Będzie to bardzo wyspecjalizowany samolot, który nie ma odpowiedników w świecie.

Osa będzie również wyposażona w balistyczny spadochron ratunkowy, który zdecydowanie podniesie walory bezpieczeństwa samolotu. Ten spadochron będzie można wystrzeliwać już od wysokości ok. 100 m. W obecnych czasach etyka konstruktora wymaga, że w przypadku gdy takie urządzenia są stosowane w świecie, należy ich używać. To jest ważne dla psychiki pilota, a ponieważ koncentracja jest pochodną od stresu, a on może nagle przy tej specyfice latania wzrosnąć, to należy dać pilotom warunki do dobrego samopoczucia.

MZ: Czy oszacowano już wstępnie koszty zakupu tej konstrukcji?

SD: Żeby to zrobić to trzeba odpowiedzieć na pytanie z czego ten samolot jest zbudowany. W tej grupie masowej na świecie widzi się głównie konstrukcje kompozytowe. Osa ma natomiast konstrukcję metalową, jednakże z fragmentami kompozytowymi takimi jak np. goleń podwozia. Ten samolot jest zbudowany w sposób tradycyjny, bowiem nasze założenia wskazywały, że struktura maszyny nie powinna być kompozytowa, bo to rzutuje na koszty. W takim przypadku zysk na wadze wynosi 15 %, lecz budowa byłaby kilkukrotnie droższa. Obecnie w kosztach dominuje awionika, zespół napędowy oraz umiejętność wytwarzania. Przymiarki liczbowe można wykonać, ale na dokładne szacunki jest jeszcze za wcześnie.

Generalnie to sytuacja narzuca tryb liczenia kosztów i tu się czasami o tym zapomina, że porównania są fałszywe. W tej chwili analizę możemy zrobić tylko gdy będziemy mieli ukończone co najmniej ¾ przedsięwzięcia wykonanego w formie materialnej.

MZ: Na co położono główny nacisk podczas projektowania, na funkcjonalność czy może ekonomię?

SD: Na jedno i na drugie. Tu nie można tego rozgraniczać. Obecnie producenci samolotów muszą być konkurencyjni. Względy eksploatacyjne czy przyszły resurs to dla użytkownika są duże obciążenia finansowe. Po to jest wykonywana makieta, aby ergonomia była punktem wyjścia. Rysuje się samolot od oka człowieka, który w nim siedzi i dopiero potem cały jest oplatany strukturą. Ergonomia i koszty idą w parze.

MZ: Czy bez odpowiedniego zaplecza technicznego trudno było przekształcić dotychczasowe obliczeniowe założenia konstruktorskie i zbudować model samolotu?

AO: Projekt jest dotowany i my do analizy oraz projektowania wykorzystaliśmy najnowsze technologie, jakie są dostępne w najpoważniejszych biurach konstruktorskich na świecie. Oczywiście w Wojskowej Akademii Technicznej nie mamy tuneli aerodynamicznych o średnicy kilku metrów. Model, który posiadamy testowany był w tunelu o średnicy 1,1 m, a model samolotu w skali 1:2 w tunelu Instytutu Lotnictwa o średnicy 5 m. Jeśli chodzi o technologię wykonania takiego modelu, to dawniej budowało się go kilka miesięcy, bo były to najczęściej wzornikowe metody. Dzisiaj mamy wszystko zapisane w systemach cyfrowych, gdzie jest zapisana bryła i te bryłę możemy fragmentami rzeźbić na specjalnych drukarkach, które tak jak plujka atramentowa przyrostowo nawarstwiają i utwardzają elementy. Wykonany model w skali 1:2 był również wykorzystywany jako model skalowany do prób w locie i badania własności aerodynamicznych samolotu.

MZ: Kiedy możemy się spodziewać pierwszego oblotów i rozpoczęcia procesu certyfikacji?

AO: W czerwcu przyszłego roku będziemy przygotowywać się do wyposażania Osy, a mniej więcej dwa miesiące później może dojść do pierwszego oblotu.

SD: Kolejność procedury jest taka, że musimy w ogóle się dowiedzieć czy samolot będzie nadawał się do certyfikacji i czy ULC przyjmie taki samolot. Urząd musi o tym wiedzieć i w tej kwestii z nim współpracujemy. Jeśli my będziemy zadowoleni z osiągów, a piloci z własności pilotażowych, to wtedy program rozwoju samolotu pójdzie naprzód, oczywiście jeżeli znajdzie się ktoś, kto będzie tym zainteresowany. Ale równie dobrze to przedsięwzięcie może się skończyć jedynie na wykazaniu zdatności do lotu.

MZ: Jakie znaczenie ma udział w pracach na Osą wybitnego polskiego konstruktora lotniczego Andrzeja Frydrychewicza?

SD: Jeśli chodzi o konstruktorów to zostali dobrani tylko ci z doświadczeniem. Po wykonaniu studium bryły, wariant końcowy w obecnej formie jest dziełem właśnie Andrzeja Frydrychewicza. Wykorzystując jego wiedzę i autorytet skupiliśmy wokół tego projektu pewną grupę pracowników merytorycznych o dużym potencjale inżynierskim oraz zapleczu badawczym i z narzędziami. Samolot jest produkowany w warunkach, z punktu widzenia konsorcjum trudnych, wymaga silnej koordynacji, ale punktu widzenia potencjału inżynierskiego i naukowego przez kadrę predysponowaną do tego typu przedsięwzięć. Tu nie ma amatorszczyzny, a wręcz przeciwnie, odeszliśmy w strukturach w kształtowaniu od metod banalnie prymitywnych do wyrafinowanie prostych, ale konstrukcyjnie uzasadnionych. Cały program obliczeniowy jest prowadzony metodami elementów skończonych. Aerodynamika liczona jest również różnymi współczesnymi środkami, także jest on przykładem takiego kompromisu w działaniach ludzi doświadczonych i nowej technologii.

MZ: Czy jako projektant sam również zasiada lub zasiadał Pan za sterami jakiegoś statku powietrznego?

SD: Współpracują z nami piloci, a w naszym środowisku ci co konstruują też niejednokrotnie mieli w życiorysie okres, kiedy latali. Generalnie, moje 1000 godzin spędzonych w powietrzu na różnych samolotach może się przydać. Dzięki temu z pilotami doświadczalnymi porozumiewamy się wspólnym językiem, mimo, iż od moich podniebnych doświadczeń upłynęło wiele lat. Mamy taką możliwość, którą wykorzystujemy do różnego rodzaju ocen, zbierania opinii i bieżącego konsultowania się. Mamy ciągle przełożenie, bowiem każdy z nas w swoim czasie latał. Kiedyś konstruktor musiał latać z założenia, a teraz się lata rekreacyjnie.

MZ: Jaka jest geneza nazwy - dlaczego samolot został nazwany Osa?

AO: Ma to związek z kwestią poszukiwania w tym samolocie miejsca na zamontowanie kamery wyposażenia specjalnego. Generalnie były brane pod uwagę różne jej pozycje, w tym m.in. w tylnej części kadłuba, gdy w koncepcji było jeszcze inne usterzenie. Takie jednak rozwiązanie powodowało, że wystające elementy przypominały żądło osy. Potem ze względu na możliwość uderzenia ogonem o podłoże i zniszczenia osprzętu, został on przeniesiony do sekcji dziobowej, a nazwa pozostała.

MZ: I nasze pytanie firmowe kończące każdy wywiad – jakiej muzyki Panowie słuchają?

AO: Muzyka klasyczna.

SD: Muzyka lekka.

MZ: Dziękuję za wywiad!

AO: Dziękuję!

SD: Dziękuję!

Pierwsza część wywiadu dostępna jest tutaj.