Łukasz Lindstedt

Dynamika kompozytowej kabiny szybowca PW-5 podczas zderzenia z przeszkodą naziemną w aspekcie bezpieczeństwa pilota

Abstract:

Celem przedstawionych w pracy badań było stworzenie numerycznego modelu układu pilot - szybowiec - oto­czenie, który uwzględniając dynamikę ciała człowieka oraz kompozytowej struktury kabiny podczas zderzenia, pozwa­lałby na analizę wypadków lotniczych pod kątem bezpieczeństwa pilota. Realizując postawiony cel skupiono się na trzech głównych zadaniach: opracowaniu modelu fizycznego zjawisk zachodzących w układzie pilot - szybowiec ­otoczenie w procesie zderzenia kabiny szybowca (z pilotem w środku) z przeszkodą naziemną; stworzeniu, a następnie przetestowaniu opracowanego modelu matematycznego przy użyciu symulacji komputerowych i weryfikacji modelu ­numerycznego za pomocą badań doświadczalnych (testy zderzeniowe).

W ramach badań doświadczalnych opracowano i przeprowadzono dwa testy zderzeniowe kabiny szybowca w pełnej skali, obejmujące zderzenie szybowca z przeszkodą ziemną przy prędkości 54,7 km/h oraz zderzenie z nieod­kształcalną barierą naziemną przy prędkości 77 km/h. W testach wykorzystano naturalnej wielkości model materialny kabiny szybowca PW-5 oraz antropometryczny manekin typu Hybrid II 50-centylowego mężczyzny. Użyta aparatura pomiarowa pozwoliła na rejestrację bardzo dużej liczby sygnałów, charakteryzujących zarówno obciążenia przenoszone na konstrukcję kabiny szybowca, jak również obciążenia przenoszone na organizm pilota. Zebrane dane posłużyły do weryfikacji modelu numerycznego.

W ramach badań teoretycznych, za pomocą pakietu MADYMO stworzono własny, oryginalny, duży model strukturalny kompozytowej konstrukcji kabiny szybowca PW-5, zamodelowanej za pomocą Metody Elementów Skoń­czonych, używając najnowocześniejszych dostępnych technik obliczeniowych. Niektóre elementy układu, mniej istotne dla przebiegu zjawiska, zamodelowane zostały przy wykorzystaniu Metody Układów Wieloczłonowych. Dzięki tym zabiegom uzyskano model hybrydowy, który z jednej strony pozwolił we właściwy sposób odwzorować właściwości dynamiczne kompozytowej kabiny szybowca, z drugiej zaś - umożliwił przeprowadzanie obliczeń w możliwym do zaakceptowania czasie.

Rezultaty przeprowadzonych badań wskazują na duże możliwości wynikające z zastosowania współczesnych narzędzi obliczeniowych w analizie wypadków lotniczych.