Ve zvýšení pasivní bezpečnosti vidí TL-ULTRALIGHT možnosti a rozšíření užitných vlastností jejich letounů. Ukazuje se, že zvyšování aerodynamických, a výkonových vlastností dosáhlo možné hranice pro kategorii letounů UL nebo LSA. Pasivní bezpečnost je jednou z cest jak se o nalezení nových užitných vlastností pokusit.

Autoři:  Martin Zahálka, Michal Mališ

TL-stream je nově vyvíjený dolnoplošník s piloty umístěnými za sebou, robustním zatahovatelným podvozkem, moderním glass kokpitem, aerodynamickou čistotou a atraktivním designem. Letoun je vyráběný z kompozitních materiálů a jak svoji konstrukcí, tak úrovní zpracování má možnost se stát lídrem ve své kategorii.

Ve zvýšení pasivní bezpečnosti vidí TL-ULTRALIGHT možnosti a rozšíření užitných vlastností jejich letounů. Ukazuje se, že zvyšování aerodynamických, a výkonových vlastností dosáhlo možné hranice pro kategorii letounů UL nebo LSA. Pasivní bezpečnost je jednou z cest jak se o nalezení nových užitných vlastností pokusit. Nastává situace obdobná jako v automobilové technice ve zvyšování všech typů bezpečností včetně pasivní. Nutno podotknout, že v automobilovém průmyslu je řešení pasivní bezpečnosti přece jen aktuálnější než u letadel. Nejvíce havárií automobilů je způsobeno při relativně malých (městských) rychlostech, nezřídka způsobených hustým městským provozem. Většina z nás už zažila aspoň malou autonehodu a víme, že i při malých rychlostech mohou být následky závažné, proto investice do pasivní bezpečnosti automobilů všichni bereme jako vítaný výdobytek. Množství úsilí vložené do vývoje prvků pasivní bezpečnosti automobilů je také úměrné masivní produkci automobilů.  

Pasivní bezpečnosti řešená v oblasti lehkých letadel a letounů kategorie GA je proti gigantu automobilového průmyslu trpaslíkem. V roce 1983 ustanovilo FAA pracovní skupinu pod názvem General Aviation Safety Panel (GASP) za účelem zvýšení pasivní bezpečnosti letadel, která měla za úkol předložit FAA návrh souboru předpisů a doporučení. První zpráva vyšla o rok později a roku 1985 FAA zahrnula do předpisů FAR 23 a 25 požadavky průkazu pasivní bezpečnosti při nárazové zkoušce. Požadavky byly formulovány na základě rozsáhlé statistiky nehod a odhadu přežitelného nárazu. Ten byl základem pro stanovení podmínky certifikační dynamické zkoušky, které se týkají pouze samotných sedaček.  

Na obrázcích jsou 1 a 2 jsou schémata dynamických zkoušek leteckých sedaček podle stavebního předpisu pro letouny kategorie GA. Čas při rychlém zabrzdění sedačky je 0.1s a zrychlení (zpomalení) nesmí klesnout pod 19g (případ na obrázku 1) resp. 21g (případ na obrázku 2).   

Obrázek 1: CS23.562(b)(1)     Obrázek 2: CS23.562(b)(2)

 

První případ (obrázek 1) je testem tlumících vlastností sedla, které má ochránit páteř pilota při svislém zatížení. Maximální povolené zatížení páteře pilota ve svislém směru je 680 kg. Druhý případ zkušební náraz (Obrázek 2) řeší ochranu hlavy pilota v kokpitu letounu a možný střed s vybavením palubní deskou a vnitřním vybavením.

Můžeme říct, že pasivní bezpečnost letounů bez použití vystřelovacího padáku je aktuální jen pro nezvládnutý vzlet nebo přistání a pro nárazy při relativně malých výškách a rychlostech. Pro nárazy při pádu z velkých výšek nebo při vysokých rychlostech nám pasivně bezpečný letoun nepomůže.

Nárazové zkoušky celých letounů, které by simulovaly nezvládnutý vzlet nebo přistání se standardně neprovádějí z důvodů velké technické náročnosti. Existují však výjimky v podobě experimentálních dynamických zkoušek prováděných v NASA za účelem výzkumu pasivní bezpečnosti, formulaci předpisů, popřípadě jejich zjednodušení. Výzkum v NASA v této oblasti probíhá téměř kontinuálně. Výsledky prací byly uvolněny do příručky „ Small Airplane Crashworthiness Design Guide“, kde jsou zmíněny všechny důležité aspekty při návrhu pasivně bezpečného letounu (základy fyziky nárazu, chování materiálu při dynamickém zatížení, vliv nárazu na pilota – kritéria poranění, numerické modelování, konstrukční doporučení pro návrh, konstrukce sedaček, problematika bezpečnostních pásů, atd.).

Experimentální program v projektu TL-ULTRALIGHT lze rozdělit do tří kategorií. Do první kategorie patří laboratorní experimenty na malých vzorcích, druhá kategorie zahrnuje dynamické zkoušky nově vyvinuté sedačky a třetí typ zkoušek budou pádové zkoušky celého letounu, které budou odpovídat pádu letounu na padáku s vytaženým a zataženým podvozkem.

Pro čtenáře pilota nejzajímavější budou určitě provedené zkoušky pilotní sedačky dle vzoru na obrázku 1. Nová sedačka je modifikací staré sedačky, ergonomicky shodná, opatřená voštinovým tlumičem nárazu pod sedací částí. Testy se uskutečnily letos na jaře ve společnosti Dekra CZ a.s. na zkušebně silničních vozidel (obrázek 3).  Provedeny byly dvě rány jedna s novou a druhá s původní sedačkou. Sedadlo upnuté v konstrukci, tak aby náklon pilota odpovídal požadavku předpisu (obrázek 1), bylo vybaveno testovací figurínou Hybrid II, speciálně určenou na zkoušky leteckých sedaček. Oproti automobilové figuríně se liší možností měřit zatížení v páteři, což bylo zároveň jediným a nejdůležitějším výsledným parametrem testu. Porovnáním zkoušek prokázalo (obrázek 4) snížení maximálního zatížení do páteře a výrazné přiblížení dovolené hodnotě.

Obrázek 3: Zkouška sedaček letounu TL-Stream

Obrázek 4: Porovnání síly do páteře pilota pro původní a novou sedačku

Ještě většího utlumení a dosažení kritéria dle předpisu CS23 lze dosáhnout použitím vyššího absorbéru. Nyní je použit voštinový blok o výšce 40mm při použití 50mm by útlum nárazu byl ještě vyšší. Použití 50mm voštiny však brání nedostatek prostoru v kabině 1cm navíc pod zadkem pilota by znatelně zmenšil už i tak malý prostor v kokpitu.

Další nadějí pro dosažení „vysněné“ kriteriální hodnoty je přepočet zatěžujícího pulzu. Vzhledem k vybavení zkušebny, která nebyla konstruovaná na dynamické zkoušky leteckých sedaček, zatěžující pulz nebyl přesně dle předpisu a sedačky byla zatížení více, než bylo nezbytně nutné. Sedačka tudíž musela utlumit více energie, než vyžaduje předpis. S dalšími zkouškami tohoto případ vzhledem k cenovým možnostem nepočítáme, ale přepočty budou provedeny numericky.     

Konstrukce nově vyvinuté sedačky je ojedinělá rozdělením sedací části na pevnou a pohyblivou, dále pak využitím kompozitu na konstrukci přímo sedacích částí. Sedačka vyniká mimořádně lehkou konstrukcí.

Tento rok bude experimentální program pokračovat saňovými zkouškami dle CS23.562(b)(2) (vzor obrázek 2). Další rok nás čekají pádové zkoušky celého trupu letounu. Uvažovány jsou dva pády naplocho. Jeden pád na podvozkové nohy z výšky odpovídající rychlosti dopadu letounu na padáku a druhý pád ze stejné výšky se zavřeným podvozkem. Cílem zkoušek bude analýza konstrukce kabiny, zda nedojde k porušení konstrukce a průniku částí konstrukce do pilotního prostoru. Dále bude porovnáván zatížení pilota při pádu na podvozek a bez něj a odhad poranění pilota.

Nárazové zkoušky a analýza pasivní bezpečností představuje většinou okrajovou oblast zájmu pilotů i konstruktérů, kteří více preferují letové vlastnosti, spotřebu, cenu, popřípadě aktivní bezpečnost. Přesto pasivní bezpečnost musíme brát v úvahu jako jeden z prvků celkové bezpečnosti letoun, který zvyšuje letounům užitnou hodnotu a může se stát marketingovým lákadlem, tak jak se to děje běžně v automobilovém průmyslu. Přejeme všem pilotům, aby výdobytky pasivní bezpečností při svém létání nikdy nevyužily.