Łożysko silnika w plątaninie rurek

Reporterzy „Naszego Dziennika” odwiedzili laboratorium prof. Wiesława Biniendy w Akron. Badanie zderzeń i złamań to jego specjalność.

Budynek Wydziału Inżynierii Lądowej Uniwersytetu w Akron, którym kieruje prof. Wiesław Binienda, sąsiaduje z ogromnym kompleksem Instytutu Polimerów, najbardziej renomowanego na uniwersytecie. Ale ten wydział i cały college techniczny (odpowiednik politechniki) też notuje duże sukcesy. W USA mierzy się je ilością pieniędzy kierowanych na badania przez biznes i agencje rządowe. Wzrost tego wskaźnika jest jednym89 z największych w całych Stanach Zjednoczonych. Binienda ma w tym spory udział. Specjalnie dla niego i współpracującego z nim innego profesora sześć lat temu wybudowano laboratorium zajmujące się silnikami odrzutowymi. Kosztowało milion dolarów.
Amerykańskie uniwersytety są ogromne. Nie szczędzi się pieniędzy na dziesiątki budynków laboratoriów, sal wykładowych, bibliotek, różnego rodzaju zaplecza. W Akron uczelnia zajmuje prawie całe centrum miasta. W Stanach Zjednoczonych nie ma oddzielnych uczelni humanistycznych, technicznych, medycznych itd. Uniwersytet zajmuje się wszystkim. Stąd taki rozmach. Specjalnością Uniwersytetu w Akron jest chemia polimerów. To miejscowa tradycja mająca ponad 100 lat. Akron nazywane było gumową stolicą świata. To właśnie tutaj powstało kilka światowych koncernów przemysłu gumowego, znanych głównie jako producenci opon. Goodrich, Firestone, Goodyear wywodzą się właśnie stąd. Ale nie tylko oni. Jedną z siedzib ma tu producent F-16, Lockheed Martin, który do Ohio przeniósł laboratorium radarów morskich.
Prace Biniendy łączą badania teoretyczne i praktyczno-eksperymentalne. Ich celem jest projektowanie materiałów do silników samolotów odrzutowych, rakiet kosmicznych itd. Polski naukowiec jest na przykład twórcą materiału, który stanowi osłonę silnika zastosowanego w najnowszej konstrukcji Boeinga, samolocie B787 Dreamliner. Gdy tworzy się taki materiał z włókien węglowych i kewlarowych oraz żywicy epoksydowej, różne warianty składników i sposobów ich mieszania dają w efekcie rozmaite właściwości produktu. Ma on być odporny na uderzenie z bardzo dużą prędkością. W praktyce laboratorium służy do badania właściwości materiałów. Jest też możliwość wykonywania próbnych zderzeń, ale głównie robi się je za pomocą komputera, który symuluje zderzenia w różnych warunkach. Binienda pokazuje nam film, na którym jeden z producentów silników, aby spełnić wymogi konieczne do uzyskania certyfikacji produktu, wywołuje oderwanie łopatki turbiny prawdziwego silnika odrzutowego. Okazuje się, że osłona wytrzymała i oderwana część jej nie przebiła. Taka próba kosztuje 20 mln dolarów, poza tym nie ma możliwości obserwacji, mierzenia parametrów, widać tylko wybuch, ogień i dym. W Akron i podobnych ośrodkach ten sam eksperyment można wykonywać dziesiątki razy, dobierając różne wskaźniki, a jedyny koszt to praca asystenta, który wpisuje dane do komputera.

Laboratorium jak hala fabryczna
Ale zespół Biniendy nie siedzi tylko przy komputerach. Laboratorium przypomina halę fabryczną. Pracownicy robią badania materiałów używanych w lotnictwie i kosmonautyce. Są rozciągane, zginane, skręcane, poddawane zmianom temperatur i ciśnienia. Potem specjalnymi kamerami poszukuje się mikrouszkodzeń, pęknięć. Jeden z projektów polega na powtórzeniu miliony razy ugięcia tworzywa, które znajdzie się w systemie zasilania statku kosmicznego. Od tej części zależy powodzenie trwającej wiele lat misji związanej z badaniem obrzeży układu słonecznego. Dlatego NASA zamówiła wykonanie próby, ile ugięć i przez jaki czas wytrzyma. O tym eksperymencie Binienda opowiada, ale za drzwiami słychać systematycznie jakieś uderzenia. To także zamówienie rządowe, ale naukowcowi nie wolno o nim rozmawiać. Tajemnica wojskowa i ochrona dorobku naukowego USA przed niechcianym wyciekiem. Trudno. Ale i tak udaje nam się zobaczyć jeden z projektów wojskowych. W plątaninę rurek i przewodów za 1,5 mln dolarów włożono łożysko silnika odrzutowego samolotu. Jeżeli ulegnie awarii, maszyna spadnie, a pilot ma szansę przeżyć tylko dzięki katapulcie. Dlatego naukowcy próbują znaleźć oznaki pozwalające na przewidzenie, że materiał za chwilę pęknie. Jeżeli będzie wiadomo, jak zachowuje się łożysko na przykład pół godziny przed rozpadem, będzie można zainstalować odpowiednie czujniki i ostrzec pilota.

Próżnia i sprężony azot
Schodzimy do piwnicy przypominającej schron. Tu wykonuje się próbne zderzenia. Działo gazowe to po prostu rura przedzielona zaporą, do której wkłada się pocisk. Z jednej strony wytwarzana jest próżnia, a do drugiej wpompowuje się sprężony azot. Po usunięciu zapory gaz wyrzuca pocisk w kierunku ustawionej obok tarczy z badanym materiałem. Wszystko obserwuje kamera, która rejestruje 200 tys. klatek w ciągu sekundy. Dla porównania kamera telewizyjna zapisuje 24 klatki na sekundę. Przygotowanie do wystrzału z działa trwa kilka dni, a potem analiza danych wiele tygodni. Na czas zderzenia nikogo nie ma w laboratorium, a operator steruje eksperymentem z innego pomieszczenia. Potem trzeba je jeszcze długo wietrzyć, bo powietrze z azotem nie nadaje się do oddychania.
Czasem przebieg zderzeń w tak ekstremalnych warunkach jak te wytwarzane w laboratorium Biniendy jest sprzeczny ze zdrowym rozsądkiem. Widzimy na przykład gumową piłeczkę bez żadnych wygięć czy zadrapań. Okazuje się, że przeleciała przez grubą deskę, robiąc w niej otwór. Twarde drewno nie zostawiło żadnych śladów na gumie. Spektakularny i dramatyczny przykład z dziedziny lotnictwa to przebieg zamachu na World Trade Center. Tam skrzydła samolotu przebiły wykonane ze stali i strunobetonu kolumny utrzymujące konstrukcję drapacza chmur.

„Pesymistyczne” dane
Może – zastanawia się Binienda – jest to przyczyna, dla której wyniki jego symulacji uderzenia skrzydła Tu-154M w brzozę natrafiają na takie niedowierzanie. Naukowiec zrobił wszystko, żeby wynik symulacji był wiarygodny. Nawet przyniósł do laboratorium pień prawdziwej brzozy, żeby zmierzyć jego parametry. Co więcej, do komputera wprowadził dane „pesymistyczne”, to znaczy brzoza jest znacznie twardsza i szersza niż w rzeczywistości, a skrzydło słabsze. Sztuka dobrego przygotowania symulacji to takie dobranie siatki, za pomocą której w komputerze została zobrazowana rzeczywistość, by rezultat był zgodny z eksperymentami, a czas obliczeń do zaakceptowania. Im gęstsza siatka, tym dokładniej opisuje materiał, ale wtedy obliczenia trzeba powtarzać dla większej ilości jej węzłów i dłużej trwają. Dlatego stosuje się rozwiązanie pośrednie. W częściach bardziej istotnych dla symulowanego zdarzenia siatka jest gęstsza, a w innych rzadsza. Najmniej istotne są pomijane. W symulacji zderzenia skrzydła z brzozą też są takie uproszczenia. Na przykład brakuje wystających z tyłu kadłuba silników, a jedynie uwzględniono ich wagę. Binienda uznał, że ich kształt nie ma wpływu na uderzenie samolotu w brzozę, które nastąpiło w zupełnie innej części konstrukcji.
Binienda jest też autorem drugiej, znacznie trudniejszej symulacji. Zadał sobie najpierw pytanie, gdzie upadłby kawałek skrzydła, gdyby jednak oderwała go brzoza. Okazało się, że opór powietrza zaraz by go zatrzymał i leżałby tuż za brzozą. Wówczas profesor postanowił policzyć, skąd musiało wylecieć skrzydło, by upaść w miejscu, gdzie je rzeczywiście znaleziono. Okazuje się, że znacznie wyżej i dalej, niż wynika to z raportu Millera. Zatem samolot mógł w ogóle nie uderzyć w brzozę, a urwanie fragmentu skrzydła spowodowało coś zupełnie innego. Co ciekawe, punkt, który według Biniendy mógł być miejscem oderwania części skrzydła, leży na trajektorii lotu według dr. Kazimierza Nowaczyka, a nie komisji Jerzego Millera i w tym miejscu odnotowany jest jeden z dwóch wyraźnych – dotąd niewytłumaczonych – wstrząsów.
Wbrew propagandzie przeciwników Biniendy jest on osobą w Akron i lokalnym środowisku powszechnie uznawaną i szanowaną. Po otrzymaniu nagród podczas konferencji w Pasadenie do Biniendy zaczęły napływać listy z gratulacjami. Od rektora, od zastępcy gubernatora. Rozmawiamy z Denise Henry, rzecznikiem prasowym uniwersytetu. Zapewnia, że władze uczelni wiedzą o zaangażowaniu jednego z profesorów w sprawę katastrofy smoleńskiej i je w pełni popierają.
Binienda cały czas się dziwi, dlaczego jego wyniki nie spotykają się z żadną fachową dyskusją. Nikt z komisji Millera czy MAK nie chce z nim rozmawiać, spierać się na argumenty, zaproponować własnej symulacji, która pokazałaby inne wyniki. A przecież raport zawiera wiele sprzeczności i kwestii niewyjaśnionych. Na przykład ogromna prędkość zniżania, odmienna trajektoria lotu według MAK i komisji Millera od zapisanej w TAWS i odtworzonej przez dr. Kazimierza Nowaczyka z Baltimore. Nikt się tak naprawdę poważnie tymi pytaniami nie zajął. Wiesław Binienda ma żal do polskich władz, że wolą dezawuować jego wyniki, zamiast na przykład udostępnić mu bardziej dokładne dane o budowie skrzydła, jakimi zapewne dysponuje komisja Millera.
Chyba że za taką formę dialogu należy uznać propozycję wizyty i współpracy ze strony pewnej firmy rosyjskiej. Zgłosili się do kolegi Biniendy z innego uniwersytetu zaraz po pierwszej prezentacji naukowca. Twierdzili, że chcą zbudować nowy silnik odrzutowy. Ale spółka dotąd zajmowała się wyłącznie sprzedażą samochodów. Natomiast właściciel jest byłym oficerem rosyjskich sił powietrznych, obecnie biznesmenem miliarderem. Binienda odmówił, powołując się na konflikt interesów, a Rosjan ów kolega zabrał do innego ośrodka zajmującego się silnikami odrzutowymi. Podobno byli bardzo niezadowoleni.

 

Piotr Falkowski Akron, USA

 


drukuj

Tagi:

Drogi Czytelniku naszego portalu,
każdego dnia – specjalnie dla Ciebie – publikujemy najważniejsze informacje z życia Kościoła i naszej Ojczyzny. Odważnie stajemy w obronie naszej wiary i nauki Kościoła. Jednak bez Twojej pomocy kontynuacja naszej misji będzie coraz trudniejsza. Dlatego prosimy Cię o pomoc.
Od pewnego czasu istnieje możliwość przekazywania online darów serca na Radio Maryja i Tv Trwam – za pomocą kart kredytowych, debetowych i innych elektronicznych form płatniczych. Prosimy o Twoje wsparcie
Redakcja portalu radiomaryja.pl