Czy w życiu może być jak w filmie? Może. Czy sfera prywatności naukowca może wyparować jak woda? Może. Czy tajemnice cementują grupę? Tak, i wcale nie są to żarty. Przekonałem się o tym w Instytucie Lotnictwa.

80 lat Instytutu Lotnictwa

Artur Wolski

Większość prowadzonych tam projektów badawczych objęta jest klauzulą wysokiej tajności. Nawet w prywatnych rozmowach nie wolno wspominać o tym, co dzieje się w instytucie. Zabrania tego kontrakt. Badania dotyczą bowiem dziedziny szczególnie narażonej na kradzież własności intelektualnej. Konkurencja pilnie śledzi poczynania w dziedzinie nowych technologii, interesuje się opracowaniami z zakresu budowy silników samolotowych, nowych rozwiązań konstrukcyjnych skrzydeł, podwozi czy superwytrzymałych materiałów używanych do budowy samolotu. Pilnie monitorowane są też wyniki prób zmęczeniowych materiałów użytych do konstrukcji, a mających poprawić bezpieczeństwo. Takie prace to efekt wieloletnich badań i ogromnych poniesionych kosztów. Nie da się przeliczyć na pieniądze wkładu myśli inżynierskiej.

Jak mówi Grzegorz Szymanowski z Instytutu Lotnictwa, najtaniej kosztuje wyprodukowanie wyrobu, a najdrożej jego wymyślenie, opracowanie, a potem umiejętna sprzedaż. I dlatego tak pilnie strzeżone są opracowywane koncepcje, tym bardziej, że służą one w newralgicznych miejscach życia państwa i jego obywateli. – Ta, może trudna, specyfika pracy w lotnictwie jest konsekwencją tworzenia przez nas topowych opracowań, zaliczanych do czołówki najwyższych światowych technologii – dodaje dyrektor Witold Wiśniowski. – Mimo tak dużych wymagań, jakie stawiamy naszym pracownikom, zatrudniamy przeszło 450 wspaniałych inżynierów. Dla 250 stworzyliśmy nowe miejsca pracy i przyjmiemy każdego, kto spełni nasze oczekiwania. Jedyny problem, to gdzie zdobyć tak wyśmienitych fachowców?

Pierwszego sierpnia 1926 roku Wojskowa Centrala Badań Lotniczych przemianowana została na Instytut Badań Technicznych Lotnictwa. Data ta jest początkiem historii Instytutu Lotnictwa. To już 80 lat w służbie polskiej nauki. Nie sposób wymienić wszystkich opracowań z tego czasu. Proponuję więc kilka wybranych zagadnień z ostatniego okresu.

Mordercze próby

Silniki odrzutowe to wynik najbardziej wyrafinowanej pracy inżynierskiej i mechaniki, twierdzi Wojciech Podkański. Bazą konstruktorską jest silnik turbinowy, znany od czasów drugiej wojny światowej. Zmieniły się natomiast całkowicie parametry. Jego jakość w niczym nie przypomina tamtego opracowania, a temperatury, jakie w nim występują, byłyby niewyobrażalne 50 lat temu. Swoją pracę materiał zaczyna np. w temperaturach ujemnych i po krótkim czasie osiąga ponad 1000 stopni Celsjusza. Dziś każdy element pracujący w silniku przechodzi mordercze próby obciążeń statycznych i dynamicznych. W budowie stosuje się specjalnie przygotowane stopy tytanu, aluminium i kobaltu. Coraz większym zainteresowaniem cieszą się materiały XXI wieku, tzw. inteligentne. Prym wiodą ciecze magnetoreologiczne, piezokryształy czy materiały magnetostrykcyjne. Te materiały nie występują w sposób naturalny w przyrodzie. To potrzeby konstruktorskie określają ich własności. Dopiero wtedy tworzy się odpowiedni materiał. Nowe silniki muszą zapewniać maksimum bezpieczeństwa, zużywać mało paliwa, odznaczać się dużymi przebiegami i spełniać normy ekologiczne. Muszą też być opłacalne w produkcji i mieć konkurencyjną cenę zakupu. Nie bez znaczenia jest również bezproblemowy dostęp do części zamiennych i to wszędzie tam, gdzie samolot dociera. Kiedyś silnik po 300 godzinach pracy szedł do remontu, a dziś po 30 000 dalej niezawodnie pracuje. Można zaryzykować twierdzenie, że w 90 proc. przypadków silnik „niosący” rejsowy samolot pasażerski ma jakiś wkład myśli inżynierskiej z Instytutu Lotnictwa.

Innym produktem, choć zaprojektowanym przed laty, jest samolot szkolno−treningowy Iskra. Ojcem tej konstrukcji był prof. Tadeusz Sołtyk, który stworzył samolot całkowicie polski, bo w tamtym czasie odcięto nas od dostępu do światowych technologii. Powstał więc w 100% rodzimy produkt, łącznie z silnikiem, łatwy w obsłudze i pilotażu, a na dodatek elegancki. Mówiło się o Iskrze jako o idealnej konstrukcji. Dowodem na to było 6 rekordów świata zdobytych na tym samolocie. Mimo upływu trzydziestu kilku lat, Iskra jest nadal wzorem dobrego smaku konstruktorskiego.

Specjalnością, którą także zasłynął w świecie warszawski Instytut Lotnictwa, jest konstrukcja podwozi lotniczych. Właściwie wszystkie podwozia produkowane przez polski przemysł lotniczy wyszły z biur projektowych tej placówki. Do każdej maszyny powstawało nowe podwozie, uwzględniające założenia masy startowej czy pochłanianej przez nie energii. A potem już tylko badania, próby, aż do otrzymania gotowego produktu. Obecnie trwają prace nad podwoziem inteligentnym. We wrześniu na lotnisku w Mielcu odbyły się próby samolotu z pierwszym na świecie podwoziem wyposażonym w inteligentny amortyzator. Loty zakończyły się sukcesem. W projekcie nowego amortyzatora bierze udział 8 partnerów z 4 krajów europejskich: W. Brytanii, Francji, Niemiec i Polski. A co daje zastosowanie takiej konstrukcji? Otóż, całkowite wyeliminowanie lądowania z efektem kangura. Samolot nie skacze jak piłka podczas przyziemiania. Zastosowanie materiałów inteligentnych pozwoliło na całkowitą kontrolę sił działających od podwozia na strukturę samolotu. Opracowanie poprawiło bezpieczeństwo i komfort wykonania najtrudniejszego i najniebezpieczniejszego manewru, jakim jest lądowanie. A warto pamiętać, że samoloty lądują czasami w bardzo trudnych warunkach: przy silnym, zmiennym wietrze czy złej widoczności. Zniknie też efekt uderzania kół w złącza betonu na pasach startowych, np. w czasie kołowania czy rozpędzania maszyny do startu. Na inteligentnym podwoziu samolot po prostu płynie.

Taksówka powietrzna

Najmniej znanym i spopularyzowanym obszarem badawczym instytutu na przestrzeni 80 lat jest mariaż z techniką rakietową. Polska miała kiedyś ambicję dołączenia do państw rozdających karty w technologiach rakietowych. W instytucie zbudowano rakietę taktyczną o zasięgu 30 km, która niosła odpowiedni ładunek i trafiała do celu. Po pomyślnych próbach prototypów i zaliczeniu wszystkich testów, decyzją polityczną zablokowano jednak produkcję. Postanowiono używać innych rakiet.

Kolejnym etapem były rakiety przeciwpancerne, sterowane przewodowo. Do dziś jest to technologia z najwyższej półki. Problem konstrukcyjny polegał na tym, że taka rakieta posiadała szpulę, z której rozwijał się z olbrzymią prędkością przewód. Krótko mówiąc – rakieta na sznurku. Takie założenie sprawiało, że toru lotu nie dawało się zakłócić, a gwarantował to właśnie ten cienki sznurek. Fale radiowe sterujące pociskami takiej gwarancji już nie dają. Trudność polegała na opracowaniu takiej nici, która się po prostu nie zerwie. Po zaprzestaniu tych badań gotowa technologia została wykorzystana, ale przez kogoś zupełnie innego.

Najbardziej znaną aplikacją w zakresie opracowań rakietowych była konstrukcja na potrzeby meteorologii: Meteo 1, potem 2 i 3. To rakiety, które właściwie sięgnęły kosmosu. Ich zasięg wynosił 90 km, co na tamte czasy uznano za wielkie osiągnięcie. I jeszcze jedno. Prawie połowa projektantów rakiet została później profesorami.

Jakieś 10−12 lat temu w Instytucie Lotnictwa pojawił się pomysł na skonstruowanie powietrznej taksówki. Już wtedy przewidywano dramatycznie słaby poziom rozbudowy dróg w Polsce, a samochodów ciągle przybywało. Ulice zaczynały się korkować. Nad transportem pojawiły się więc czarne chmury. Taksówka powietrzna miała ten problem częściowo rozwiązać. Chodziło o zbudowanie małego, lekkiego samolotu, najlepiej z materiałów kompozytowych. I zbudowano, wspólnie ze Świdnikiem, czteromiejscowego Managera. Samolot przeszedł pomyślnie badania statyczne, rezonansowe i zmęczeniowe, a także badania dynamiczne podwozia. Dziś jest eksploatowany w szkole pilotów w Rzeszowie, gdzie przygotowuje się kadry dla tzw. dużego lotnictwa. Piloci rejsowych samolotów zaczynali swoją przygodę z lataniem właśnie na tej konstrukcji, samolotu szkoleniowego, zbudowanego dzięki najnowszym technologiom kompozytowym. Warto dodać, że spala on na 100 km tylko 12 litrów paliwa, przy prędkości podróżnej powyżej 200 km/h, a więc jako taksówka powietrzna jest niezwykle tanim w eksploatacji środkiem transportu.

Z ciekawych konstrukcji warto też wymienić opracowany w Instytucie Lotnictwa poduszkowiec ratowniczo−patrolowy, przeznaczony do zadań na wodach śródlądowych, na krze, na terenach bagiennych i przybrzeżnych. Jest on niezwykle przydatny jednostkom ratowniczym straży granicznej i pożarnej, a także jednostkom patrolowym i ratowniczym policji oraz wodnego pogotowia ratunkowego. Najnowszy model poduszkowca PRC−600 „Cichy” zabiera na pokład 5 osób i rozwija prędkość do 55 km/h. Kadłub poduszkowca jest konstrukcją niezatapialną, zrobioną z kompozytowych płyt przekładkowych, wykonanych z laminatu epoksydowo−szklanego, z wypełniaczem z twardej pianki PCV.

Początkowo badania zmęczeniowe, które są gwarantem trwałości każdej konstrukcji, realizowano w Instytucie za pomocą urządzeń sterowanych mechanicznie, następnie za pomocą pojedynczego, sterowanego sinusoidalnie siłownika. W ramach realizacji tematów z tego obszaru wdrożono w instytucie Lotnictwa koncepcję ciągłej oceny zużycia zmęczeniowego. Jednym z głównych elementów tej koncepcji jest rejestrator obciążeń zmęczeniowych RPPS−2, skonstruowany w IL i wdrożony do produkcji.

Recepta na sukces

Równolegle w placówce rozwija się ciągle baza badawcza. Zmodernizowano np. laboratorium prób statycznych i zmęczeniowych. Wyposażono laboratorium badania drgań w ruchomą aparaturę PRODERA, uruchomiono laboratorium nowoczesnych badań nieniszczących, a w grudniu 2004 powstało Centrum Badań Materiałów i Struktur.

Świat lotniczy pracuje nad nową koncepcją skrzydła do samolotów. Wojciech Kania mówi, że skrzydło to jeden z najważniejszych jego elementów, decydujący o własnościach eksploatacyjnych. Dziś chodzi głównie o zmniejszenie kosztów produkcji samolotu i jego eksploatacji. To pociągnie za sobą możliwość obniżenia cen biletów i dyktowania twardych warunków konkurencji. Nie zapomniano też o wyzwaniach ekologicznych. Projekt nowego skrzydła ma zbliżyć konstrukcję do idei „zielonego samolotu”, zużywającego mniej paliwa i mniej zanieczyszczającego atmosferę. Kierunek badań nad skrzydłem skierunkowany jest na zmniejszenie oporu powietrza, a to przekłada się bezpośrednio na zmniejszenie zużycia paliwa, co oznacza obniżenie kosztów eksploatacyjnych. I to jest główne wyzwanie: taniej latać.

Dokąd doprowadziły konstruktorów zastosowane już opracowania? Od roku rekord długości lotu samolotu pasażerskiego zabierającego kilkaset osób wynosi 23 tys. km bez lądowania. Samolot zużył w ciągu 23 godzin lotu 130 ton paliwa, a jego dwa silniki potrzebowały na tej trasie tylko 1 litra oleju smarnego. Tak dzisiaj wyglądają konstrukcje lotnicze, a naukowcy ciągle pracują, aby je ulepszyć.

Niezwykle pasjonujące badania prowadzi się również w instytucie z zakresu wieloletnich zagadnień aerodynamiki. Badania te trwają od lat 60. W ogromnym tunelu sprawdzano zachowanie modeli różnych obiektów w celu określenia ich obciążeń spowodowanych wiatrem. Pracuje się też nad obniżeniem tych obciążeń. Były to: specjalnie wykonane makiety budynków mieszkalnych, obiektów sportowych, badano dworce, zbiorniki wodne, słupy wysokiego napięcia, żurawie budowlane, mosty, rurociągi, kominy fabryczne czy anteny radiolokacyjne. Badano również obciążenia aerodynamiczne różnych konstrukcji transportowych, jak: samochody, samoloty, całe składy pociągów, statki, szybkie łodzie sportowe. Badano nawet skoczków narciarskich, by zaprojektować dla nich najbardziej optymalne tory lotów. Z wyników tych prac korzystali trenerzy sportowców i twórcy kombinezonów dla zawodników. Spektrum badań i aplikacji wdrożeniowych Instytutu Lotnictwa w Warszawie jest ogromne. Korzysta z nich nie tylko lotnictwo cywilne i wojskowe. To także szeroki dział usług na rzecz nauki cywilnej.

Zapytałem dyrektora instytutu Witolda Wiśniowskiego o pomysł na sukces w czasach, gdy konkurencja nie pozwala nawet spokojnie oddychać. Recepta jest taka: trzeba działać w szeroko pojętych relacjach międzynarodowych. Czasy samotnego działania już się skończyły, bo zatraca się wtedy perspektywę i zdolność konkurowania. Międzynarodowy poziom jest poza tym jedynym, na który warto tracić siły i angażować pieniądze. To zawsze przekłada się na sukces i przynosi potem zyski. No i trzeba być najlepszym. Odrobina szczęścia też się przyda.