Prostota konstrukcji powoduje znaczny spadek ceny…

O planach rozwoju elektrycznego statku powietrznego na bazie samolotu SBM-03, zastosowanych innowacjach i technologiach, klimacie do produkcji lotniczej w Polsce oraz planach na przyszłość, z konstruktorem Wojciechem Mądrym oraz Januszem Pańczykiem, rozmawia Marcin Ziółek.

Wojciech Mądry: (ur. 1950 r.). Absolwent wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa. Praktykę zawodową rozpoczynał w Centrum Naukowo Produkcyjnym Samolotów Lekkich (WSK Okęcie) w pionie przygotowania produkcji. Następnie przez kilka lat pracownik Politechniki Warszawskiej na wydziale MEiL. Na przełomie lat 80-tych i 90-tych prowadził w Instytucie Lotnictwa szereg pionierskich prac w dziedzinie technologii i konstrukcji struktur z termoutwardzalnych kompozytów węglowych do zastosowań w lotnictwie i konstrukcji uzbrojenia.

Od 1992 roku działa w sektorze prywatnym, w tym w organizacjach zajmujących się pracami związanymi z budową pojazdów z napędem elektrycznym. W dorobku zawodowym posiada dwa pomyślnie oblatane samoloty ultralekkie, opracowanie unikalnej technologii wytwarzania uproszczonych struktur samolotów ultralekkich oraz wiele nowatorskich rozwiązań  z  dziedziny konstrukcji samolotów  ULM.  Jest współkonstruktorem samochodu  elektrycznego SAM oraz konstruktorem  pojazdu quad z napędem elektrycznym.       

Janusz Pańczyk: (ur.1968 r.). Absolwent wydziału Finansów i Statystyki Szkoły Głównej Handlowej w Warszawie. Wcześniej uzyskał tytuł Technika Elektronika, skąd też zainteresowanie napędami elektrycznymi. Karierę zawodową nakierował na wdrażanie innowacyjnych rozwiązań w wielu sektorach gospodarki, takich jak teoria i praktyka zarządzania w budowie statków powietrznych, chemii, budownictwie oraz usługach doradczych.

Od początku kariery pracuje w sektorze prywatnym zarówno w ramach własnej działalności, jak i zarządzając innymi podmiotami gospodarczymi. Jego celem jest wypromowanie szeroko rozumianej polskiej myśli technologicznej we wszystkich możliwych kierunkach.

Marcin Ziółek: W ostatnim czasie na świecie powstaje wiele konstrukcji z napędem elektrycznym. Posiadacie Panowie prawa do produkcji samolotu SB03, na bazie którego planujecie teraz rozwijać wersję właśnie z silnikiem elektrycznym. Skąd pomysł na rozwój projektu tego typu?

Wojciech Mądry: Najpierw przedstawię może rys historyczny - na przełomie lat 80 i 90 opracowałem  rodzinę  ultralekkich statków powietrznych z tworzyw zbrojonych, obejmującą cztery typy samolotów: jednoosobowego dolnopłata, jego rozwinięcie w układzie tandem, dwumiejscowego dolnopłata i dwumiejscowego górnopłata. Samoloty były silnie zunifikowane z oczywistego powodu  - zmniejszenia kosztów. Podobną rodzinę samolotów tylko w innej technologii opracowała firma RANS. Zaczęliśmy ten program realizować, ale mówiąc krótko, nie daliśmy rady. Jednym z powodów była słaba sprzedaż silników Rotax, która miała wspomagać finansowo realizację programu. Od 1993 r. byłem autoryzowanym dealerem firmy Bombardier ROTAX. Nie wchodząc w szczegóły, 9 czerwca 1998 r. udało się oblatać pierwszy z rodziny SBM-01. Samolot oblatał Maciej Aksler i wydał mu pozytywną opinię. Konstrukcja wykonała kilka lotów i później była wystawiony we Friedrichshafen, gdzie spotkała się z pewnym zainteresowaniem.   


                                Samolot SBM-01 podczas drugiego oblotu

W tym czasie rozpoczęliśmy budowę samolotu w układzie tandem, ale podczas rozwijania tego projektu zmarł konstruktor, który nad nim pracował. Z tego powodu zaginęła w pamięci komputera  cała dokumentacja i nie można było odtworzyć tego, co zrobił. Ten fakt oraz inne uwarunkowania spowodowały, że została podjęta decyzja, aby przejść do następnego etapu, czyli realizacji projektu samolotu dwumiejscowego z miejscami obok siebie noszącego oznaczenie SBM-03.  I tu potrzeba trochę wyjaśnień.

Program SBM 01-04 był spójny i przewidywał do napędu samolotów silniki dwusuwowe, przede wszystkim ze względu na cenę oraz prostotę obsługi. Niestety zmienił się właściciel projektu, który w trakcie budowy prototypu zaczął wprowadzać zmiany. Najpierw wprowadził inny (bardziej skomplikowany ) system otwierania kabiny, potem polecił zwiększyć pojemność zbiornika paliwa, a na koniec zmienił silnik na czterosuwowy ROTAX 912. Nietrudno sobie wyobrazić, jak wydłużył się czas realizacji projektu przy takich zmianach zwłaszcza, że struktura samolotu była już gotowa. I to była główna  przyczyna zawieszenia realizacji projektu.

Samolot został oblatany w Świdniku też 9 czerwca, tylko 2001 r. Do oblotu został  dopuszczony  warunkowo, ale poleciał i szczęśliwie wylądował. Wykonał tylko jeden lot mimo pozytywnej opinii oblatywacza, gdyż nigdy nie wykonano zaleceń IKCSP dopuszczających do dalszych prób  w locie. W tym czasie pracowałem już przy realizacji innego projektu, a los sprawił, że zostałem zaangażowany w budowę pojazdów z napędem elektrycznym przez firmę, która później zrealizowała latające prototypy para i motolotni z napędem elektrycznym. Było oczywiste, że następny krok to samolot  z napędem elektrycznym, a napęd hybrydowy takiego statku powietrznego nasuwał się sam.                                                                                                                                                                                        

Janusz Pańczyk: 13 lat temu zaczęły pojawiać się napędy hybrydowe i już było wiadomo, że to będzie  przyszłość. Wtedy też zaczęliśmy rozmawiać, że docelowo chcielibyśmy zrobić napęd hybrydowy i zaczęliśmy myśleć o napędzie elektrycznym. Oczywiście jak tylko na to pozwoli technologia, bo akumulatory wtedy były bardzo słabe i ciężkie. Zakładaliśmy, że projekt będzie udany, jeżeli samolot będzie w stanie dolecieć z Warszawy do Łodzi. Pracowaliśmy nad szczegółami, zastanawiając się czy jest możliwość dowolnej modułowej zabudowy, używając jednej struktury.

Okazało się, że jest miejsce na baterie, jednak w tym czasie było jeszcze mocne ograniczenie wagowe. Już ta koncepcja była wtedy opracowana i właściwie czekała na swoją przyszłość.


                                        Samolot SBM-01 podczas pierwszego i drugiego oblotu

MZ: Dotychczasowe prace z pewnością wymagały odpowiednio wyposażonego zakładu. Gdzie dokładnie były prowadzone?

WM: Nie mieliśmy odpowiednio wyposażonego zakładu więc szukaliśmy partnera, który taki zakład posiada. Jednym z nich był Instytut Lotnictwa. W 2005 r. otrzymaliśmy propozycję przejęcia ponownie całego projektu SBM na bardzo korzystnych warunkach i go przejęliśmy. Wróciliśmy do koncepcji napędu silnikami dwusuwowymi, a konkretnie w przypadku SBM-03 silnikiem Simmonini Victor mocy 75 kW. W  międzyczasie w Instytucie Lotnictwa pozwolono mi  zacząć realizować demonstrator samolotu elektrycznego. Uzyskałem zezwolenie dyrektora pionu rozwojowego, jednak w ostatniej chwili przychylna atmosfera się zmieniła i do realizacji nie doszło.  No i sprawa upadła, ale ponieważ życie nie lubi pustki, udało się pozyskać środki na dokończenie projektu SBM i możliwy stał się powrót do koncepcji napędu samolotu ultralekkiego silnikiem dwusuwowym. Ale doświadczenia z prac nad napędem elektrycznym samolotów pozostały.     

JP:  Dzięki tej współpracy, cały projekt został  ponownie wdrożony i doprowadzony do fazy oblotu z silnikiem dwusuwowym, co też jest pewną nowością. Oblot miał miejsce na lotnisku Bemowo 16 grudnia 2011 r. W tym momencie uporządkowaliśmy projekt  i sytuacja  stała się klarowna.

Obecnie mamy  samolot, który jest oblatany bez zastrzeżeń i umożliwia wykonanie na tej bazie jego wersji z napędem elektrycznym. Naszym celem jest doprowadzenie projektu do fazy komercyjnej. W tym momencie jest możliwe zbudowanie w ciągu od 6 do 8 miesięcy samolotu w pełni elektrycznego.   Teraz szukamy poważnego partnera, który chciałby z nami dokończyć ten projekt. Mamy gotowy produkt, który trzeba doinwestować i na jego bazie budować komercyjne egzemplarze.


                                                  Wojciech Mądry - konstruktor samolotów

MZ: Jakie innowacyjne cechy będzie posiadał ten statek powietrzny w odróżnieniu od innych konstrukcji dostępnych obecnie na rynku?

WM:  Cechy innowacyjne samolot już posiada bo tak był projektowany. Zasadniczą cechą jest tu podział technologiczny, zwłaszcza kadłuba, gdzie kadłub dzielony jest odmienny od tego który jest powszechnie stosowany w tego typu konstrukcjach gdzie kadłub dzielony jest w płaszczyźnie symetrii-mówimy o strukturach z tworzyw zbrojonych. Jest to bezkrytyczne przeniesienie technologii z konstrukcji szybowców. Co jest dobre dla szybowców niekoniecznie musi być dobre dla samolotów, zwłaszcza tych o szerokich kadłubach. Nie wchodząc w szczegóły-podział tzw. szybowcowy  między innymi bardzo ogranicza ewentualne modyfikacje konstrukcji, oraz praktycznie uniemożliwia wykonanie prawidłowych sklein.

Dodatkowo, wspominam dla porządku, zdecydowaliśmy się na samolot z kółkiem ogonowym, bo jak się okazuje, mało jest takich projektów. Wszyscy produkują statki powietrzne z kołem przednim i piloci się skarżą, że nie mają na czym się szkolić. Trzecia kwestia to napęd silnikiem dwusuwowym. Silnik dwusuwowy ma nienajlepszą opinię, bowiem wielu się kojarzy z Syrenką czy Trabantem. Simonini jest to silnik wykonany według najlepszych technologii zaczerpniętych z motocykli wyścigowych. Nie ma miski olejowej oraz wyposażony jest w gaźniki przeponowe, dzięki czemu może wykonywać manewry pionowe, a nawet lot odwrócony. Mało tego, jednostka ta kosztuje 40% ceny Rotaxa 912.

Po latach kadłub samolotu okazał się mieć zbyt małe gabaryty, bo był projektowany pod koniec lat 80 tych, a wtedy obowiązywały inne standardy. Przeprojektowaliśmy go i poprawiliśmy wady po kątem zastosowania napędu elektrycznego. By uzyskać możliwość wykonywania dłuższych przelotów, w kadłubie trzeba było przewidzieć przestrzeń na umieszczenie baterii, które zajmą około 0,3 m2 objętość i trzeba je umieścić tak, żeby nie przesunęły środka ciężkości w sytuacji gdzie przez środek kadłuba przechodzi dźwigar. My wiemy jak to zrobić.

Nie zależało nam na działaniu efekciarskim, ale na tym by sprawdzić jak się lata i zachowuje się samolot o strukturze z tworzyw zbrojonych napędzany silnikiem dwusuwowym. Wcześniejsze doświadczenia stosowania silników dwusuwowych w samolotach metalowych nie były zachęcające. Zastosowaliśmy także rozwiązanie mocowania silnika, które ogranicza drgania zespołu napędowego oraz ich przenoszenie na resztę konstrukcji. W naszym rozwiązaniu silnik stoi na podporach będących integralną częścią struktury kadłuba. Ogranicza to przenoszenie drgań i unika się spawanego łoża, co znacznie upraszcza i zmniejsza koszty konstrukcji.

JP: Przenosząc to na inny język, prostota konstrukcji powoduje znaczny spadek ceny. Samolot z silnikiem Simonini, dwumiejscowy o prędkości przelotowej ponad 200 km/h, o zasięgu kilkaset km, praktycznie będzie można nabyć za cenę dobrze wyposażonego samochodu klasy średniej. Ten samolot jest tańszy niż samochód terenowy i każdy kto ma kilkaset metrów pola będzie mógł z niego operować. Z silnikiem Simonini SBM-03 potrzebuje rozbiegu o długości kilkudziesięciu metrów.

WM: Kolejną ważną cechą jest usterzenie poziome o szerokości 2,40 m, gdyż skrajnia drogowa w Polsce to 2,50 m, w związku z czym po demontażu skrzydeł można samolot holować, a także zmieścić do standardowej ciężarówki. SBM-01 był magazynowany w zamkniętej przyczepie, która mogła być holowana przez samochód osobowy, ale przed umieszczeniem go tam trzeba było zdjąć usterzenia. I to nie było dobre rozwiązanie.


                                                     Samolot SBM-03 na lotnisku Warszawa Bemowo

MZ: Czyli głównym założeniem była uniwersalność konstrukcji?

WM: Samolot został zaprojektowany tak, że można w nim wszystko wymienić. Inaczej mówiąc został przewidziany rozwój konstrukcji. Między innymi można w prosty sposób wymienić płat nośny, a także usterzenie pionowe.

JP: Naszą koncepcją było zrobienie czegoś na wzór nowoczesnego samochodu, czyli na bazie jednej płyty podłogowej, możliwość dowolnej zabudowy.

WM: Na jednym tak zwanym „kadłubie podstawowym„ można wykonać mnóstwo opcji. Nawet tylną cześć kadłuba można małymi środkami wymienić, jeśli pojawi się taki wymóg np. estetyczny. Struktura samolotu jest tak pomyślana, że stosując proste zmiany można mieć samolot z kółkiem  tylnym lub z kołem przednim. Możemy wszystko wymieniać modułowo i jest to związane z kolejnymi cyklami rejestracji konstrukcji w ULC. Natomiast koszty naszej zmiany są małe. I jeszcze jedno, ten samolot w wersji „górnopłatowej” może zastąpić Cessnę 152. Możemy w tym projekcie zrobić wszystko, tylko potrzebny jest jakiś aparat wytwórczy, który to zrealizuje. 

Koniec części pierwszej.

W części drugiej m.in. akumulatorach, jakie mogą być stosowane w ramach elektrycznego napędu, kosztach eksploatacji tego statku powietrznego, wyposażeniu, a także planach marketingowych. Zapraszamy do lektury.