Żywotność

Żywotność statku powietrznego jest rozumiana jako właściwość charakteryzująca jego odporność na działanie czynników destrukcyjnych, które mogą prowadzić do powstania uszkodzeń i w konsekwencji utraty zdolności do wykonania powierzonego zadania lotniczego, a w skrajnym przypadku uniemożliwić kontynuowanie lotu. Przyczyną destrukcji mogą być zarówno czynniki wewnętrzne jak i zewnętrzne.

Żywotność jest mierzona prawdopodobieństwem zachowania własności lotnych, lub czasem w jakim możliwa jest kontynuacja lotu, liczonym od momentu powstania uszkodzenia.

Do pierwszej grupy zaliczane są te rodzaje zagrożeń, których źródłem jest sam statek powietrzny, tzn. jego zespoły, instalacje i systemy lub urządzenia pokładowe. Przykładem tego rodzaju przypadków jest wrażliwość korpusu silnika, a w konsekwencji struktury płatowca oraz instalacji i systemów pokładowych na destrukcję elementów wirujących, takich jak łopatki i tarcze sprężarki lub turbiny.

Drugą grupę stanowią zagrożenia, których źródłem jest oddziałujące na statek powietrzny otoczenie, czyli środowisko naturalne lub bojowe. Zagrożenie ze strony środowiska naturalnego stanowią przede wszystkim niekorzystne zjawiska atmosferyczne takie jak:

intensywne opady deszczu lub gradu, oblodzenie, wyładowania atmosferyczne lub niebezpieczne uskoki wiatru. Przykładem skutków tego typu zjawisk są uszkodzenia

powłoki lakierniczej, a nawet elementów płatowca w trakcie przelotu przez strefę intensywnych opadów gradu, czy też uszkodzenie elektronicznych systemów pokładowych w wyniku uderzenia pioruna. Istotnym problemem są też zderzenia z ptakami, które w szczególnych przypadkach mogą doprowadzić do uszkodzenia silnika, a w konsekwencji do jego wyłączenia. Innym rodzajem zagrożeń dla silników lotniczych jest zjawisko zasysania przez nie ciał obcych i pyłów. Występuje ono przede wszystkim podczas startu i kołowania, kiedy to do wlotu powietrza silników odrzutowych mogą dostać się drobne kamyki, odłamki betonu lub lodu, a nawet takie przedmioty jak nity, nakrętki, śruby czy podkładki, które chociaż nie powinny, to jednak czasem znajdują się na płycie lotniska. Zasysanie pyłów dotyczy w głównej mierze śmigłowców i ma miejsce podczas startu i lądowania w terenie przygodnym, a zwłaszcza pustynnym oraz wykonywania zawisu na bardzo małej wysokości.

Wrażliwość statku powietrznego na zasysanie ciał obcych i pyłów jest dobrym przykładem do omówienia problematyki dotyczącej żywotności. Cecha ta zależy przede wszystkim od usytuowania i rozwiązań konstrukcyjnych wlotów powietrza do silnika, a także odporności łopatek sprężarki na tego typu zdarzenia, w tym dopuszczalnych ich mikrouszkodzeń.

Porównanie samolotów bojowych F–16 i MiG–29 ilustruje różny poziom ich żywotności w tym zakresie. Samolot F–16 ma wlot powietrza umieszczony centralnie pod kadłubem.

Z tego powodu znajduje się w stosunkowo niewielkiej odległości od nawierzchni lotniska.

Ponadto, usytuowanie przedniej goleni podwozia sprawia, że znajdujące się na pasie startowym i drogach kołowania ewentualne zanieczyszczenia są podrzucane przez koło i wpadają bezpośrednio do wlotu. Zassanie ciała obcego podczas startu lub wpadnięcie ptaka może poważnie zakłócić pracę silnika i w konsekwencji stworzyć zagrożenie dla bezpieczeństwa lotu. Z tego powodu, w bazach gdzie stacjonują samoloty F–16, obowiązują bardzo rygorystyczne zasady utrzymania czystości nawierzchni roboczych.

W praktyce, ogranicza to operowanie wspomnianych maszyn z lotnisk, które nie spełniają wymaganych standardów, a tym bardziej z drogowych odcinków lotniskowych.

W odróżnieniu od konstrukcji opisanej powyżej, dwusilnikowy samolot MiG–29 wloty powietrza ma umiejscowione bezpośrednio pod skrzydłami, po obydwóch stronach kadłuba. Znajdują się więc one na wyższym poziomie niż w samolocie F–16, a ponadto nie leżą w śladzie kół podwozia. W celu dodatkowego zabezpieczenia silników przed zasysaniem ciał obcych, wloty powietrza są podczas rozbiegu przysłaniane. Powietrze jest wówczas zasysane do kanału wlotowego poprzez specjalne dyfuzory, znajdujące się na górnej powierzchni skrzydeł. Dzięki takiej konstrukcji samolot może operować nawet z lotnisk o nawierzchni gruntowej. Dodatkowym atutem samolotu MiG–29 jest jego dwusilnikowy zespół napędowy, który umożliwia bezpieczne kontynuowanie lotu nawet, gdy jeden z nich uległ awarii. Z powyższego porównania wynika, że samolot typu F–16

Poza czynnikami związanymi ze środowiskiem naturalnym, źródłem destrukcji mogą być też inne czynniki zewnętrzne. W tej kategorii największe zagrożenie dla bezpieczeństwa lotów stwarzają zderzenia w powietrzu z innymi obiektami, w tym z bezzałogowymi statkami powietrznymi. Czasem do kolizji z innym statkiem powietrznym lub pojazdem, dochodzi również na płycie lotniska.

Dla wojskowych statków powietrznych dodatkowe źródło zagrożeń zewnętrznych stanowią loty poligonowe i misje bojowe. Podczas szkolenia z użyciem środków uzbrojenia zdarzają się bowiem przypadki uszkodzenia przez nie statku powietrznego, a nawet jego zniszczenia. Natomiast w trakcie wykonywania misji bojowych, głównym źródłem zagrożeń są środki ogniowe nieprzyjaciela, a czasem również wojsk własnych, oraz systemy zakłóceń radioelektromagnetycznych. Poziom ryzyka uszkodzenia lub całkowitej utraty statku powietrznego podczas działań bojowych w głównej mierze zależy od jego wrażliwości na zagrożenia związane z daną misją, a także rodzajów i nasycenia środków obrony przeciwlotniczej przeciwnika oraz skuteczności ich użycia. Poważne niebezpieczeństwo może również stanowić lotnictwo nieprzyjaciela.

Odporność na zagrożenia związane z działaniami podczas konfliktów zbrojnych nazwane zostały żywotnością bojową. W przypadku statku powietrznego o jej poziomie decyduje szereg czynników takich jak manewrowość, niektóre osiągi (np. prędkość maksymalna, dopuszczalne przeciążenia, maksymalna prędkość wznoszenia) oraz zastosowane rozwiązania konstrukcyjne i technologiczne decydujące o wrażliwości na zagrożenia podczas wykonywania misji bojowych. Przykładem tego typu rozwiązań jest dwusilnikowy zespół napędowy, zwielokrotnione systemy sterowania czy samouszczelniające się i antywybuchowe zbiorniki paliwa. Niezależnie od rozwiązań ograniczających skutki ewentualnych uszkodzeń, stosowany jest szereg sposobów mających na celu ograniczenie prawdopodobieństwa ich wystąpienia, czyli rażenia samolotu lub śmigłowca przez środki ogniowe. Należą do nich między innymi:

 systemy wykrywania zagrożeń (ostrzeganie o opromieniowaniu promieniami elektromagnetycznymi lub laserowymi),

 systemy obrony własnej (flary, dipole, urządzenia emitujące zakłócenia elektromagnetyczne),

 opancerzenie (stałe lub demontowalne) kabiny załogi, zespołu napędowego lub innych newralgicznych elementów statku powietrznego,

 wyposażenie ograniczające ślad termiczny (np. rozpraszacze gazów wylotowych z silnika),

 środki ograniczające wykrywalność przez systemy radiolokacyjne (odpowiednie materiały konstrukcyjne, powłoki pochłaniające promieniowanie radiolokacyjne, technologia stealth polegającej na ograniczeniu skutecznej powierzchni odbicia),

 środki ograniczające emisję hałasu podczas lotu.

Podstawowe cechy statku powietrznego decydujące o jego żywotności są kształtowane w fazie projektowania, konstruowania i produkcji. W procesie eksploatacji użytkownik może jednak również wpływać na tą właściwość, zwłaszcza na żywotność bojową.

Najczęściej odbywa się to poprzez ciągłą modernizację systemów ostrzegania i obrony własnej, wdrażanie zmian konstrukcyjnych lub wprowadzających nowe elementy wyposażenia. Przykładem takich działań jest program modernizacji śmigłowców typu Mi–17 i Mi–24 biorących udział w operacji polskiego kontyngentu wojskowego w Afganistanie. Wspomniany pakiet modernizacyjny został opracowany na bazie doświadczeń z wcześniejszych działań bojowych i obejmował między innymi:

modernizację systemu ostrzegania i obrony własnej, a także zabudowę demontowalnych elementów opancerzenia, filtrów wlotów powietrza do silników i rozpraszaczy gazów wylotowych.

W lotnictwie wojskowym żywotność statków powietrznych ma niezwykle istotny wpływ na efektywność systemu ich eksploatacji. Potwierdzeniem tego są doświadczenia z współczesnych konfliktów zbrojnych, zwłaszcza gdy przeciwnik dysponuje silną obroną przeciwlotniczą. Przykładem mogą być doświadczenia lotnictwa ukraińskiego, które z powodu wysokich strat poniesionych w pierwszej fazie konfliktu z separatystami, zmuszone zostało do czasowego zawieszenia operacji i przystąpienia do modernizacji eksploatowanych samolotów i śmigłowców pod kątem zwiększenia ich żywotności bojowej. Podobna sytuacja miała miejsce podczas działań śmigłowców lotnictwa egipskiego przeciwko separatystom na Synaju.

Cechy związane z żywotnością statku powietrznego wywierają bardzo istotny wpływ na jego gotowość techniczną, zwłaszcza podczas działań bojowych. To one decydują bowiem o odporności danego samolotu czy śmigłowca na działanie czynników destrukcyjnych. Z jednej strony stwarzają szanse na uniknięcie uszkodzeń w sytuacji zagrożenia, a z drugiej, gdy już dojdzie do ich powstania, ograniczają ich skalę i skutki.

W skrajnym przypadku to od nich w dużej mierze zależy, czy uszkodzony statek powietrzny powróci z wykonywanej misji, czy też ulegnie całkowitemu zniszczeniu.

Znanych jest bowiem szereg przypadków kiedy dwusilnikowe samoloty typu Su–24, Su–25 czy F–18, mimo bardzo poważnych uszkodzeń spowodowanych bezpośrednim trafieniem samonaprowadzającym się pociskiem rakietowym, szczęśliwie powróciły do bazy i po dokonaniu naprawy (remontu) kontynuowały służbę w powietrzu.

Przedstawione poniżej fotografie (rys. 4.1.) prezentują samoloty F–18 Hornet w czasie operacji Pustynna Burza, które powróciły do bazy mimo całkowitego zniszczenia jednego z silników przez pocisk rakietowy.

Rys. 4.1. Samoloty F–18 Hornet uszkodzone przez pociski rakietowe podczas misji w ramach operacji Pustynna Burza

Rodzaj i wymiar doznanych uszkodzeń wpływa na zakres wymaganej naprawy (remontu), a to z kolei na czas niezbędny na jej wykonanie, a tym samym na termin powrotu statku powietrznego do stanu zdatności. Z tego względu związek pomiędzy żywotnością a gotowością techniczną jest oczywisty. W procesie eksploatacji cechy związane z żywotnością nabierają znaczenia dopiero w momencie powstania zagrożenia ze strony wewnętrznych lub zewnętrznych czynników destrukcyjnych, które występują głównie podczas operacji bojowych. Z tego powodu, w okresie pokoju cechy decydujące o żywotności bojowej danego typu samolotu czy śmigłowca nie odgrywają pierwszoplanowej roli w kształtowaniu poziomu ich gotowości technicznej i dlatego na ogół nie są należycie doceniane.