Byliśmy wewnątrz tunelu aerodynamicznego

Należący do Sieci Badawczej Łukasiewicz Instytut Lotnictwa (Łukasiewicz – ILOT) to jeden z najstarszych i największych instytutów badawczych w Polsce. Zlokalizowany na warszawskim Okęciu ośrodek od dekad stanowi zaplecze badawczo-rozwojowe dla krajowego przemysłu lotniczego i kosmicznego, współpracując również z globalnymi koncernami przemysłowymi.

Wszystko zaczęło się 1 sierpnia

Swoim początkiem historia instytutu sięga okresu międzywojennego. 1 sierpnia 1926 roku na warszawskim Okęciu powołano Instytut Badań Technicznych Lotnictwa (IBTL), stanowiący odpowiedź na rosnące potrzeby państwa w zakresie certyfikacji i badania konstrukcji lotniczych. Cztery lata później placówka przekształciła się w Instytut Techniczny Lotnictwa (ITL) i zyskała nowatorskie zaplecze badawcze, w tym tunele aerodynamiczne.

Druzgocący wpływ na rozwój polskiej myśli lotniczej miała II wojna światowa. Działalność ośrodka została zawieszona, a wielu inżynierów trafiło do konspiracji lub zasiliło alianckie biura projektowe w Wielkiej Brytanii. Tuż po zakończeniu walk, jeszcze w 1945 roku, instytut reaktywowano jako Główny Instytut Lotnictwa.

Złoty wiek polskiej myśli konstruktorskiej rozpoczął się na początku lat 50., kiedy do życia powołano biuro projektowe pod kierownictwem wybitnego inżyniera Tadeusza Sołtyka. Wkrótce na niebie pojawił się popularny samolot szkolny PZL TS-8 Bies, a niedługo po nim absolutny kamień milowy polskiego lotnictwa – TS-11 Iskra. Był to pierwszy polski samolot odrzutowy, napędzany również własnymi, rodzimymi silnikami z rodziny SO, który służył polskiemu wojsku przez długie dekady.

Instytut nie ograniczał się jednak tylko do samolotów. W latach 60. i 70. stworzył program rakiet meteorologicznych Meteor. Rakieta Meteor 2 przekroczyła granicę kosmosu, osiągając pułap niemal 90 kilometrów. W tym samym czasie eksperymentowano ze śmigłowcami (konstrukcja SP-GIL) oraz zbudowano prototyp pasażerskiego PZL MD-12. Pod koniec lat 80. powstał z kolei zaawansowany, choć ostatecznie trudny we wdrażaniu, odrzutowiec szkolno-bojowy I-22 Iryda.

Przełom wieków przyniósł rynkowe otwarcie na globalną współpracę. W 2000 roku instytut nawiązał strategiczne partnerstwo z koncernem General Electric, powołując do życia Engineering Design Center (EDC) – gigantyczne centrum inżynieryjne, w którym polscy specjaliści zaczęli projektować najnowocześniejsze silniki lotnicze i systemy dla światowych gigantów.

Nowy rozdział rozpoczął się 1 kwietnia 2019 roku, gdy placówka weszła w skład Sieci Badawczej Łukasiewicz, zmieniając nazwę na Łukasiewicz – Instytut Lotnictwa. Dzisiejszy instytut łączy wieloletnie tradycje z technologiami przyszłości: rozwija suborbitalną rakietę ILR-33 Bursztyn napędzaną ekologicznym paliwem, projektuje bezzałogowce takie jak bezzałogowy śmigłowiec ILX-27, a także prowadzi zaawansowane badania nad materiałami kompozytowymi i lotnictwem hybrydowym. Stulecie istnienia instytutu przypada na moment, w którym warszawski ośrodek jest pełnoprawnym i rozpoznawalnym na świecie graczem w branży lotniczej i kosmicznej.

Tunel aerodynamiczny T-3

Działający do dziś tunel aerodynamiczny T-3 powstał w latach 50. XX wieku. Wtedy, dysponujący pięciometrową komorą pomiarową, był w czołówce technologicznej w Europie.

Przez dekady tunel T-3 skutecznie odpowiadał na potrzeby ówczesnych badań (m.in. dla rozwoju samolotów Iskra, Iryda, Wilga, Kruk i Dromader oraz śmigłowca W-3 Sokół). Trenowała tu też dawniej m.in. polska kadra skoczków narciarskich, która przy prędkościach powietrza rzędu 100 kilometrów na godzinę mogła udoskonalać swoją pozycję w locie przez dłuższy czas niż na tradycyjnej skoczni.

Tunel aerodynamiczny symuluje ruch powietrza względem obiektu i służy m.in. do:

• wyznaczania współczynników aerodynamicznych statków powietrznych i pojazdów naziemnych;
• badania aerodynamicznych przepływów wewnętrznych i zewnętrznych elementów silników lotniczych;
• badań aerodynamicznych turbin wiatrowych, wentylatorów i systemów wentylacji;
• badań środowiskowych odporności na oddziaływanie wiatru konstrukcji, jak budynki, dachy, mosty, maszty i wieże, słupy energetyczne, kominy, panele przeciwolśnieniowe, sygnalizacje świetlne itp.

Przeprowadzona modernizacja tunelu T-3 jest elementem wartej 105 mln zł inwestycji finansowanej ze środków Krajowego Programu Odbudowy: Centrum Badawczo‑Rozwojowego Innowacyjnych Napędów i Struktur Lotniczych (CeBRINS) na warszawskim Okęciu.

Średnica strumienia powietrza w tunelu ILOT wynosi 5 metrów, a prędkość powietrza może sięgać 100 metrów na sekundę, czyli około 360 km/h (prędkość zbliżona do bolidu Formuły 1).

W ramach modernizacji przeprojektowano elementy kształtujące przepływ powietrza i chroniące napęd tunelu przed uderzeniem ciała o masie 5 kg poruszającego się z prędkością 350 km/h. Jest to system DUSE (Dysza, Ulownica, Siatki, Ekran bezpieczeństwa), który zapewnia obniżenie poziomu turbulencji przepływu powietrza, dostosowanie jakości przepływu powietrza do najwyższych światowych standardów, równomierny przepływ powietrza w przestrzeni badawczej tunelu i ochronę napędu (ekran bezpieczeństwa).

W przestrzeni badawczej tunelu zbudowano podnoszoną (na wys. 6,2 m) platformę o wymiarach 6,04 m x 8,9 m, wytrzymującą obciążenie od 10 ton (maksymalna masa podnoszona) do 20 ton (w pozycji spoczynkowej). Jest ona również wyposażona w stół obrotowy (obrotnicę) umożliwiający zmianę kąta ślizgu modelu względem przepływu.

Wprowadzono również m.in. system Wirtualnej Obecności Klienta (WOK), który umożliwia klientom oraz partnerom uczestnictwo w badaniach w tunelu bez potrzeby ich fizycznej obecności, usprawniając wymianę informacji i ograniczając koszty kampanii badawczej.

Zmodernizowana została również sterownia tunelu, która poza nowoczesnym wyposażeniem pomiarowo-kontrolnym została wyciszona, dzięki czemu uzyskano spadek hałasu w środku o 20 dB.

Warto podkreślić, że znajdujący się na terenie Łukasiewicz – ILOT tunel aerodynamiczny T-3 jest największym tego typu obiektem w Europie Środkowo-Wschodniej.

Pierwszą kampanią badawczą zrealizowaną w tunelu będą testy aeroelastycznego skrzydła w ramach unijnego projektu EXAELIA (Eksperymentalny Statek Powietrzny dla Europejskiego Przywództwa w Lotnictwie). Poza tunelem projekt wykorzysta też nową aparaturę badawczą Łukasiewicz – ILOT, jak systemy pomiaru odkształceń i optycznego przepływu cząsteczek 3D PIV (baniek mydlanych napełnionych helem – HSFB). Przy okazji warto wspomnieć o osiągniętym podczas prób odbiorowych rekordzie aplikacyjnym w skali świata. Wykonano pomiar przepływu w objętości 0,5 m³ przy prędkości powietrza wynoszącej 98 m/s.

Tunel będzie też wspierał szersze projekty realizowane w ramach Sieci Badawczej Łukasiewicz, w tym ogłoszonego w marcu Programu Badań Kosmicznych Sieci Badawczej Łukasiewicz. Badania przepływowe są bowiem istotne m.in. przy testach systemów wynoszenia. W tunelach aerodynamicznych Łukasiewicz – ILOT prowadzono już badania rakiety Bursztyn, stanowiącej jeden z filarów Programu – obok nanosatelity SPARK, który trafi na orbitę w II połowie 2027 r.