Amerykanie wzmocnią F-35 poprzez Laser Peening

W USA zakończono weryfikację procedury wzmacniania kadłubów samolotów F-35B przy pomocy procesu Laser Peening. Dzięki temu możliwe będzie wydłużenie resursu już używanych maszyn, a wszystko to bez stosowania dodatkowych elementów wzmacniających. W teorii mamy do czynienia z ogromnym sukcesem, ale czy naprawdę? Przyjrzyjmy się sprawie bliżej, zwłaszcza że i nas ona może kiedyś dotyczyć.

Czym jest Laser Peening i dlaczego na F-35B?

Polska kupi F-35, ale w odmianie A, nie B. Jednak i tak warto rzucić okiem na procedurę Laser Peening. Nie wiadomo przecież, czy nie zostanie rozszerzona na pozostałe modele. Pobieżne przeszukiwanie Internetu nie doprowadziło nas nawet do polskiej nazwy tego anglojęzycznego zwrotu opisującego cały proces. Inna używana nazwa brzmi laser shock peening i w sumie  ma sens. Wszak metal traktowany tą procedurą doznaje małego szoku. O co więc w tym wszystkim chodzi?

Otóż  przy pomocy promienia lasera następuje zwiększanie trwałości materiałów metalowych oraz stopów metali. Niektórzy sugerują nawet, że trwałość w skrajnych przypadkach wzrasta do 10 razy, co ma zapobiegać zmęczeniu wynikającemu z użytkowania i w efekcie uszkodzeniu.

Laser Peening F-35B
PIerwszy F-35B opuszcza halę FRCE. Źródło: NAVAIR

Niczym kratki w zeszycie do matmy

By zrozumieć, jak to wszystko działa, wyobraźmy sobie, że metal ma określoną strukturę. Dla ułatwienia przyjmijmy równe kwadraty, takie jak w zeszycie w kratkę do matematyki. Z zewnątrz w tak uporządkowaną strukturę uderza skoncentrowany i mocny promień lasera. Fala uderzeniowa plazmy wywołana działaniem lasera powoduje nacisk na cząsteczki metalu i zmienia jego strukturę.

W punkcie działania lasera nasze krateczki się spłaszczają i zamiast kwadracików z zeszytu matematycznego mamy prostokąty. W sumie wszystko jest logiczne. Zadziałaliśmy siłą od góry, nastąpiło spłaszczenie i cząsteczki rozeszły się na boki. Są niższe i szersze. Trochę jak ze ściskaniem plasteliny.

Jak nietrudno się domyślić, nasze kwadraciki obok, które nie były potraktowane laserem, się nie rozszerzają i dążą do zachowania własnego kształtu. Następuje zatem konflikt interesów. Fragment potraktowany procesem Laser Peening rozpycha się na boki i, jako że ma laserowe wsparcie, wymusza dostosowanie się cząsteczek obok i zrobienie mu miejsca. W efekcie suma tych dwóch przeciwstawnych sił obejmuje ściskające naprężenie szczątkowe, co pomaga zapobiegać korozji i pękaniu powierzchni.

Po co Laser Peening

Tutaj dochodzimy do tego, po co wykonywać taką procedurę na samolocie. Otóż w wyniku użytkowania, startów, lądowań i manewrów w powietrzu dochodzi do stopniowego zmęczenia materiału. Znamy to z naszego codziennego funkcjonowania. Jeśli będziemy dostatecznie długo zginać drucik ze spinacza, to w końcu pęknie. Z samolotami jest podobnie. W końcu pękają, a jak coś kosztuje 100 milionów dolarów, to lepiej, by pękło później niż wcześniej.

Standardowo procedura wzmacniania kluczowych elementów strukturalnych realizowana jest podczas okresowych przeglądów i modernizacji. Zazwyczaj w krytyczne miejsca wstawia się wzmocnienia, które przedłużają nam resurs samolotu i dzięki temu można znowu w spokoju wywijać hołupce na niebie.

I teraz wreszcie dochodzimy do tego, dlaczego procedurę stosuje się na F-35B. Otóż jak wiadomo, jest to maszyna STOVL, czyli krótkiego startu i pionowego lądowania. Podczas takich manewrów obciążenia rozkładają się inaczej niż w przypadku klasycznego rozbiegu i dobiegu. Generalnie można przyjąć, że są większe. F-35B są również użytkowane przez Korpus Piechoty Morskiej, który lata nimi w różne miejsca i jako pierwszy ogłosił gotowość operacyjną ,więc ma największe doświadczenie z tymi samolotami, a F-35 lekkiego życia u nich nie mają.

Stan prac nad procedurą Laser Peening dla F-35B

Fanfary, werble i werdykt: jest gotowa. Tak na poważnie, to NAVAIR 30 grudnia poinformował, że Fleet Readiness Center East (FRCE) dostarczył pierwszą maszynę, która przeszła procedurę Laser Peening.

Ośrodek przeznaczony do realizowania procedury Laser Peening został oddany do użytku w sierpniu 2019 roku za sumę 6 milionów dolarów. Pierwsza maszyna wjechała na hangar w czerwcu 2020 roku, a dopiero teraz ukończono pełną weryfikację całej procedury. Jako że przecierany jest szlak i idzie o naprawdę grubą forsę, to nie ma co się dziwić, że trwało to tak długo.

Co to oznacza, że procedura jest zweryfikowana? W skrócie, działa i jest powtarzalna, a więc można przystąpić do systematycznego jej stosowania, mając pewność, że efekt będzie zawsze taki sam. W sumie poświęcono na to 15000 roboczogodzin. Amerykanie już teraz planują kolejny taki ośrodek w bazie Ogden. Słowem zamierzają dbać o swoje cacuszka.

Samoloty F-35B są używane nie tylko przez USA. Ciekawe czy inne kraje również będą dopuszczone do procedury Laser Peening. Źródło: RAF

Czy sukces Laser Peening dla F-35B czegoś nie przykrywa?

Zastanówmy się. Te samoloty to nówki. Powinny polatać przynajmniej z 10-15 lat, by poddać je procedurze gruntownego przeglądu i wzmacniania. Czy zatem Amerykanie już teraz się do tego przygotowują, czy też może będą ją wdrażać znacznie wcześniej, ponieważ już teraz widzą problemy? Jeśli to drugie, to oznaczałoby to, że nie wszystko poszło zgodnie z planem. Umówmy się. Samolot, który zjeżdża z taśmy, ma mieć określone możliwości w całym swoim cyklu życiowym z uwzględnieniem modernizacji po drodze. Czy nie można zatem było tej procedury wprowadzić wcześniej? Przed montażem lub po montażu częściowym? Sprawa jest ciekawa i z pewnością warto się przyglądać, jak dalej będzie procedowana. Wszak wydajemy na te maszyny kupę forsy. Naszej forsy.

I to by było na tyle jeśli chodzi o rok 2021. Zamykamy go iście Geexowym materiałem, ale mamy nadzieję zaskoczyć Was jeszcze tym i owym w roku 2022.

Check six boys and girsl. Over and out for 2021.

kod rabatowy kpt-geex do sklepu combat
Źródła:
  • https://www.navair.navy.mil/news/FRCE-completes-verification-laser-peening-process/Thu-12302021-1018
  • https://www.lsptechnologies.com/how-laser-peening-works/
  • https://www.cwst.pl/laser-peening.html