”Crash”, ”boom”, ”bang” i videnskabens navn

Det omfattende test-setup.

Link to automatic translation

Schleicher-konstruktøren Gerhard Waibel blev i 1993 tildelt OSTIV-prisen for sit sikkerhedscockpit i den dengang nye ASW 24. Dengang var det en helt ny tankegang at forsøge at gøre cockpit stærkere og mere energiabsorberende i tilfælde af et havari, og sikkerhedstænkningen har i eftertiden fundet vej ind i højere certificeringskrav til nye svævefly. Det betyder eksempelvis, at ældre typer som Astir eller LS1 aldrig ville kunne certificeres i dag, hvis de skulle nycertificeres.

Men det ville være smart, hvis man kunne forstærke cockpits på ældre flytyper så de kunne bestå nutidens krav. Det har Akaflieg Hannover arbejdet længe på med Projektet NaSiCo (Nachrüstung Sicherheitscockpit – eftermonteret sikkerhedscockpit), som sigter mod at øge crash-sikkerhed i ældre fly, så piloter kan overleve i havarier, som tidligere ville være fatale.

Astir retrofit

Testflyet, som blev havareret i en spektakulær test d. 27. juli (hvor man ovenikøbet kunne købe billet som publikum), var en gammel Astir CS, hvor studenterne har beregnet og konstrueret en optimal retro-fit-crashstruktur.

Inspirationen kommer fra monocoque-strukturen fra formel-biler, hvor intern gitterstruktur i cockpittet kan modstå store belastninger under havarier. Forskellige scenarier er gennemtænkt, og derfor er materialerne i konstruktionen også dimensioneret ud fra deres rolle som a) en komponent som kan ”ofres” for at optage energi eller b) sikre strukturen i cockpittet.

Eftermontering af sikkerhedscockpit i Astir CS.

Stort arbejde

Men inden strukturen kunne designes til de 40 år gamle fly var det nødvendigt at skabe en nøjagtig digital 3D-kopi af Astiren. Dette var et projekt i sig selv og kastede 2 bachelor-projekter af sig med titlerne “Methodology for digitizing gliders” and “Reverse engineering method for digitizing gliders”.

I projektet har Akaflieg-studenterne også nøje analyseret tidligere havarier for at identificere, hvilke havarityper som er mest almindelige, og hvilke som er de mest alvorlige for piloten, samt hvilke belastninger et menneske faktisk kan tåle.

Simuleringer på det originale Astir-cockpit viste, at netop sektionen med udskæring til canopy har tendens til at udvide sig, kollapse og sekundært forårsage, at hele cockpittet knækker sammen omkring den stakkels pilot. Hele ideen med et sikkerhedscockpit er at have en energiabsorberende struktur som destrueres i et kontrolleret crash-forløb under hensyntagen til, at pilotens overlevelsesrum ikke kompromitteres.

Simuleringer på det originale Astir-cockpit viste, at strukturen på udvalgte steder var for svag.

Umodificeret Astir-cockpit som knækker sammen om den stakkels pilot.

For at beskytte piloten mod skarpe kulfiber-kanter, blev hele den nye struktur i Astir dækket af et lag kulfiber-aramid.

Det færdige Astir-cockpit.

Modificeret Astir-cockpit med en instrumenteret BMW-crashtest-dukke.

Klar til forsøget.

Forbederelser

Hård “landing” for Astir CS med eftermonteret sikkerhedscockpit. Piloten overlevede viser foreløbe data.

Projekt “CraCpit” og Mü32 Reissmeister

Det andet fly som blev havareret med vilje d. 27. juli var Akaflieg Münchens ekstreme akro-fly Mü32 Reissmeister designet til Unlimited-klassen og er en sofistikeret kompositkonstruktion, designet til optimal crashsikkerhed og optimal manøvredygtighed.

Måske lidt tidligere flare næste gang? Akaflieg Münchens Mü32-type havareres med fuldt overlæg for at blive klogere på fiber-kompositmaterialers egenskaber under virkelige uheld. Data kan måske finde vej i fremtidens svævefly og gøre dem sikrere i tilfælde af havari.

Indbygget i Mü32-projektet er også projekt ”CraCpit” (Crash Cockpit). Den grundlæggende videnskabelige mission er at generere ny viden om hvordan fiber-kompositmaterialer såsom kulfiber og aramid faktisk opfører sig i virkelige, dynamiske havarier.

Dette er fordi disse materialer har meget komplekse egenskaber, som gør præcise beregninger og simulering af havarier vanskeligt. Der er desuden meget lidt forskning omkring, hvordan disse materialer opfører sig under rigtige havarier med hurtige belastninger, som måske kan være anderledes end langsomme, statiske belastninger i laboratoriet.

Nogle af test-deltagerne

Omfattende test-setup

Under testen d. 27. juli blev begge fly hejst højt op i luften i 2 store mobilkraner i et gyngelignende setup og så kunne det store publikum bare holde vejret, indtil nedtællingen startede.

Begge fly ramte jorden med en nedslagsvinkel på 45 grader og med en hastighed på 15 m/s eller 54 km/t, hvilket ifølge forskerne i projektet dækker en stor del af de dokumenterede havarier.

Takket være gode forbindelser med bilfabrikanten BMW (også fra München) havde studenterne lånt rigtige gennem-instrumenterede crashtest-dukker, som kunne afsløre om havarierne kunne overleves eller ikke. Der var desuden flere high-speed-filmkameraer, som med en opløsning på flere tusinde billeder i sekundet kan afsløre vigtige detaljer i nedslagets anatomi.

Akafliegerne rapporterer indtil videre, at det ser ud til, at begge piloter ville have overlevet, men de kommende måneder vil data blive analyseret mere grundigt.

Indtil da: Happy landings!

PS Selv om der er tale om studenterprojekter, så skal man huske på at udvikling og forskning i Akaflieg-regi historisk har bidraget enormt til svæveflyvningen – heriblandt de første svævefly i komposit (Læs fx historien om D-36 her) , så det er ikke utænkeligt, at resultaterne fra disse tests vil finde anvendelse i virkeligheden.