inż. Ryszard Szczepanik

Prof. dr hab.inż. Ryszard Szczepanik Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych 01-494 Warszawa

ul. Księcia Bolesława 6

Warszawa, 02.07.2016

Recenzja pracy doktorskiej mgr. inż. Grzegorza Ślusarza

p. t. : Ocena emisji gazowych związków szkodliwych w spalinach silnika turbinowego samolotu wielozadaniowego

1.

Podstawa opracowania recenzji

Przedmiotem opinii jest praca doktorska mgr. inż. Grzegorza Ślusarza z Wydziału Maszyn Roboczych i Transportu Politechniki Poznańskiej na temat:

„Ocena emisji gazowych związków szkodliwych w spalinach silnika turbinowego samolotu wielozadaniowego”, wykonana pod kierunkiem prof. dr. hab. inż. Jerzego Merkisza i dr. inż. Marka Waligórskiego (promotor pomocniczy) z Politechniki Poznańskiej.

Recenzja została opracowana na zlecenie Pana Dziekana Wydziału Maszyn Roboczych i Transportu Politechniki Poznańskiej na podstawie dostarczonej rozprawy doktorskiej pod wyżej wymienionym tytułem.

2.

Ocena treści pracy

Opiniowana praca doktorska składa się ze 98 stron druku komputerowego (uwzględniającego streszczenie pracy w języku polskim i angielskim), spisu źródeł literaturowych w liczbie 90 pozycji, na które powoływano się w treści pracy. W skład bibliografii wchodzi: 47 pozycji krajowych i 43 pozycji zagranicznych.

Zamieszczono 13 źródeł elektronicznych, spośród których 8 jest zagranicznych.

Bibliografia zawiera 7 pozycji autorskich Doktoranta. Wśród bibliografii znajdują się 22 źródła pochodzące z ostatnich 5 lat (24% udział w całkowitej liczbie źródeł).

Rozprawa składa się z 8 rozdziałów, po których zamieszczono przegląd literatury. Na początku rozprawy znajduje się wykaz skrótów i oznaczeń, po którym umieszczono wprowadzenie do pracy. Dalsza część rozprawy ujmuje w postaci rozdziałów i podległych im podrozdziałów następujące zagadnienia:

– analizę samolotów wielozadaniowych w zakresie ich definicji, rodzajów i ich charakterystyk techniczno-eksploatacyjnej (rozdział 2),

– ich ocenę stanu wiedzy w zakresie emisji i rodzaju związków szkodliwych spalin dla turbinowych silników lotniczych, norm emisji dla aplikacji lotniczych (wg ICAO i FAR 32), wymagań dla aparatury pomiarowej i procedur realizacji pomiarów dla statków powietrznych (rozdział 3),

– cel. zakres, tezy pracy (rozdziały 4),

– metodykę pracy z uwzględnieniem: identyfikacji i rozwiązania problemu

naukowego, opisu obiektu badań i silnika zespołu napędowego, opisu

parametrów paliwa, aparatury pomiarowej i metodyki badań (rozdział 5),

– ocenę emisji związków szkodliwych spalin z turbinowego silnika odrzutowego, zawierającą: wyniki pomiarów stężenia powyższych składników spalin, udziały czasowe obciążenia silnika, ocenę emisji w próbie przedlotowej (rozdział 6),

– ocenę emisji samolotu wielozadaniowego podczas jego eksploatacji (rozdział 7), – opracowanie testu badawczego dla turbinowych silników lotniczych (rozdział 6.6

i 8),

– podsumowanie, wnioski końcowe i kierunki dalszych prac (rozdział 8).

Poziom edytorski i językowy opracowania jest poprawny. Terminologię techniczną dobrano w większości właściwie i zastosowano w odpowiednich fragmentach rozprawy, również w zakresie kontekstu rozważań. Układ pracy nie zawsze spójny a studia nad tematem ujęte w poszczególnych rozdziałach nie zawsze są opisane szczegółowo. Autor nie ustrzegł się błędów, zarówno tych związanych ze stroną stylistyczną rozprawy, jak i gramatycznych. Materiały graficzne w pracy są w większości czytelne i utworzone w sposób umożliwiający ich interpretację. Mimo to, część z nich zawiera błędy edycyjne, w tym również te dotyczące ich formatowania.

Treści zawarte w rozprawie w wystarczającym stopniu ujmują dokonania mgr.

inż. Grzegorza Ślusarza w zakresie oceny rzeczywistej emisji gazowych związków szkodliwych w spalinach silnika turbinowego samolotu wielozadaniowego.

Problematyka badawcza jego dokonań w powyższej pracy zawiera się w dyscyplinie naukowej „Transport”.

3.

Ocena podjętego tematu

Współczesny transport i jego rozwój jest zdeterminowany dążeniem do poprawy

sprawności procesu przewozowego na różnych płaszczyznach jego funkcjonowania

w określonym środowisku i strukturze sieci transportowej. Niniejszy postulat, aby

dążyć do poprawy bilansowania zmiennych uwzględnianych w działalności

transportowej jest uzupełniany o coraz to nowe wymagania, których źródłem jest

działalność przemysłowa i społeczeństwo. U podstaw tego działania jest uzyskanie

optymalnego systemu przemieszczania osób lub ładunków dla zadanych kryteriów

optymalizacji. Jednym z wymagań jakie determinują kształt obecnego transportu i

jakie będzie miało wpływ na jego przyszłość jest dążenie do ograniczenia ich

negatywnego oddziaływania na środowisko naturalne. Z uwagi na powszechność

stosowania silników spalinowych do napędu środków transportu, niezależnie od

rodzaju gałęzi transportowej, dostrzeżono ich negatywne oddziaływanie środowiskowe

wynikające ze sposobu przetwarzania energii uzyskanej z paliwa na pracę użyteczną w

określonych warunkach użytkowania jednostki napędowej w pojeździe. Proces

spalania paliwa w silniku determinuje powstanie określonych produktów reakcji

chemicznej, wśród których są również związki szkodliwe i toksyczne. Źródłem ich

powstawania jest nie tylko sam proces i zastosowane paliwo, ale również konstrukcja

układu napędowego i środka transportu, jego warunki eksploatacji, zmienne

środowiskowe oraz pozostałe czynniki (np. antropogeniczne). Niewątpliwie istotną

rolę pełni tutaj system transportowy i warunki jego eksploatacji. Współczesne kierunki

rozwoju systemów transportowych wymuszają poznanie źródeł powstawania

szkodliwych składników spalin i stopnia ne negatywnego oddziaływania, w wyniku

czego można podjąć się określenia miarodajnych rozwiązań zmierzających do

obniżenia poziomu emisji tychże składników w całym okresie eksploatacji silnika jako

środka transportu. Szczególnego znaczenia nabiera w tym zakresie ocena takiego

oddziaływania w transporcie lotniczym. Niewątpliwą cechą tych dążeń jest chęć

tworzenia nowych i udoskonalania już istniejących rozwiązań konstrukcyjnych statków

powietrznych, zależnie od ich wymaganych cech i przeznaczenia. Ocena emisji gazowych składników szkodliwych z transportu lotniczego w rzeczywistych warunkach ich użytkowania jest niezwykle istotna naukowo i może stanowić bazę do określonych rozwiązań praktycznych w obszarze konstrukcji i eksploatacji spalinowych jednostek napędowych stosowanych w statkach powietrznych o zastosowaniach cywilnych i wojskowych. W przypadku zastosowań wojskowych ocena takiego oddziaływania stanowi nadal nowość i wychodzi naprzeciw współczesnym wymaganiom dla tych samolotów, których charakterystyka pracy jest nieco inna niż w jednostkach lotnictwa cywilnego. Takiego zadania podjął się Autor pracy, którego studia nad rozważaną problematyką stanowią zasadniczą część treści rozprawy doktorskiej. Temat rozprawy należy uznać jako innowacyjny i oczekiwany naukowo.

Zajęcie się przez Autora pracy oceną emisji szkodliwych składników spalin z turbinowych silników lotniczych uzupełnia wiedzę w zakresie oceny środowiskowej statków powietrznych w warunkach odzwierciedlających ich rzeczywistą charakterystykę eksploatacyjną i wychodzi naprzeciw współczesnym potrzebom naukowym w dziedzinie wiedzy dotyczącej poszukiwania źródeł ograniczenia ich negatywnego oddziaływania, zarówno po stronie konstrukcji statku powietrznego i jego silnika jak i samego procesu eksploatacji danego samolotu w zadanych warunkach środowiskowych.

Podsumowując stwierdzam, że wybór tematu rozprawy jest aktualny i wychodzi naprzeciw aktualnym potrzebom w zakresie transportu i ochrony środowiska naturalnego. Autor rozprawy, prezentując rozwiązania w tym zakresie i popierając powyższe rozwiązania analizami weryfikacyjnymi zrealizował cele, które sformułował na początku pisania rozprawy.

4.

Analiza i ocena merytoryczna pracy

Przedmiotem recenzowanej rozprawy jest problematyka naukowa dotycząca oceny emisji gazowych związków szkodliwych w spalinach silnika turbinowego samolotu wielozadaniowego. W wyniku studiów teoretycznych i oceny stanu wiedzy oraz praktyki inżynierskiej w obszarze sformułowanego problemu naukowego, Autor rozprawy, dostrzegając luki badawcze w rozważanym obszarze naukowym, sformułował tezę badawczą, w której założył, iż:

Istnieje możliwość oceny niekorzystnego oddziaływania myśliwskich samolotów wielozadaniowych na środowisko, określanego z wykorzystaniem opracowanych testów badawczych odnoszących się do rzeczywistych warunków eksploatacyjnych rozpatrywanych statków powietrznych

Dla tak określonej tezy sformułowano dodatkowe tezy pomocnicze, iż:

–

istnieje konieczność analizy rzeczywistych warunków pracy silników turbinowych eksploatowanych w myśliwskich samolotach wielozadaniowych w celu opracowania testu badawczego odwzorowującego rzeczywiste warunki pracy tych silników,

–

istnieją wymierne korzyści z zastosowania testu badawczego o odpowiednio dobranych współczynnikach udziału faz do oceny ekologicznej myśliwskich samolotów wielozadaniowych.

Jako główny, naukowy cel pracy Autor określił wskazanie bieżącego stanu

ekologicznego silników myśliwskich samolotów wielozadaniowych przy

wykorzystaniu procedur i rzeczywistych warunków eksploatacyjnych oraz ocenę

możliwości ograniczenia oddziaływań ekologicznych powyższych samolotów na

środowisko naturalne. Uzyskanie zamierzonych celów pracy zrealizowano w następujących etapach:

–

ocena emisji składników gazowych spalin podczas eksploatacji silników dostępnych samolotów podczas realizacji prób przedlotowych,

–

analiza histogramów obciążenia silnika w rzeczywistych warunkach eksploatacji dla tych samolotów.

–

analiza emisji spalin w warunkach rzeczywistej eksploatacji myśliwców wielozadaniowych,

–

projekt testu badawczego do wyznaczenia emisji składników szkodliwych spalin dla myśliwskich samolotów wielozadaniowych.

W świetle przyjętego celu pracy i zadań szczegółowych, pracę podzielono na dwie części: teoretyczną i empiryczną. Uzyskany materiał badawczy i analizy wyników świadczą o wystarczającym przygotowaniu Autora do pracy naukowej i o dojrzałości w zakresie poprawnego formułowania wniosków na podstawie uzyskanych wyników.

Do zasadniczych dokonań pracy doktorskiej mgr. inż. Grzegorza Ślusarza należy zaliczyć:

1. Trafny wybór tematu rozprawy, wychodzący naprzeciw aktualnym potrzebom naukowym i eksploatacyjnym

2. Przeprowadzenie studiów teoretycznych nad problematyką naukową ujętą tematem rozprawy w zakresie niezbędnym do realizacji pozostałych etapów rozwiązania problemu badawczego,

3. Uzasadnienie genezy tematu, które wynika z analizy stanu wiedzy.

4. Właściwe zdefiniowanie przedmiotu badań i celu rozprawy.

5. Poziom merytoryczny pracy i obeznanie z rozważaną tematyką, zarówno w zakresie studiów teoretycznych nad problematyką tematu, jak i częścią badawczą.

6. Przejrzysta struktura pracy, jej cel i zakres.

7. Stopień opanowania teorii zagadnienia.

8. Sposób rozwiązywania problemu badawczego i analiz uzyskanych wyników pomiarowych.

Uwagi krytyczne do pracy:

1. Praca zawiera liczne błędy językowe: stylistyczne, gramatyczne i interpunkcyj- ne, rzadziej logiczne. Prezentowane określenia nie zawsze s ą wyjaśniane (np. emisyjność), a jeżeli są to błędnie (definicja cząstki stałej str. 30)

2. Stosowanie osobowej formy wypowiedzi (np. p. 3.2, „dzielimy na”) oraz zwrotów potocznych i niezrozumiałych (np. p. 3.2: „wynika to z konkurencji paliwa i azotu w łączeniu się z wolnym tlenem”, „temperatura spada”, „cząstka stała charakteryzuje się pewną geometrią”).

3. Strona edycyjna rozprawy zawiera szereg błędów, począwszy od braku justowań w niektórych fragmentach pracy (np. p. 3.3), nieprawidłowych oznaczeń rysunków np.: rys. 6.3 i rys. 6.4 są tożsame.

4. Skromna literatura. Niekiedy są źródła literaturowe, które dotyczą badań dla tłokowych silników spalinowych (np.: 6–9).

5. Brak źródeł literaturowych dla części materiałów graficznych, tabel i wzorów, które są zaczerpnięte z innych prac.

6. Brak oznaczeń dla niektórych wzorów, np. podrozdział 3.1 przy prezentowaniu reakcji spalania paliwa lotniczego.

7. W rozdziale 1 Autor napisał, iż emisja związków szkodliwych zależy od stanu

technicznego silnika. Proszę wymienić determinanty konstrukcyjne i

eksploatacyjne tego związku dla samolotów wielozadaniowych i ich napędu.

8. Proszę o scharakteryzowanie mechanizmów tworzenia się NO

w silniku turbinowym z uwzględnieniem faz procesu spalania (tworzenie mieszan- ki i jej spalenie).

9. W p. 3.6 pracy dotyczącej wymagań w zakresie aparatury pomiarowej do badań emisji nie wskazano wymagań normatywnych i odpowiednich regulacji międzynarodowych w zakresie badań emisji lotniczych.

10. Autor napisał w rozdziale 4 rozprawy, że oddziaływanie środowiskowe użytkowania wojskowego statku powietrznego jest największe w warunkach pokojowych, a to odnoszące się do działań w warunkach bojowych jest marginalne. W rzeczywistości jednak oba rodzaje warunków są zmiennymi jakie należy uwzględnić w procesie negatywnego oddziaływania jednostek napędowych na środowisko naturalne. Proszę o komentarz.

11. Rozdział 4 dotyczący celu, tez i zakresu pracy naukowo-badawczej powinien raczej znajdować się bezpośrednio po genezie tematu (rozdział 2).

12. Tezy pomocnicze zawarte w rozdziale 4 wynikają bezpośrednio z tezy głównej i w istocie nie są tezami lecz sposobami realizacji.

13. Autor używa w treści pracy określenia „emisyjność”. Proszę o podanie definicji tego wyrażenia.

14. Proszę o wyjaśnienie, na podstawie czego dobrano fazy i udziały testu statycznego uniwersalnego dla turbinowych silników samolotów wielozadaniowych (p 6.5 rozprawy, wykres 6.36).

15. Rozdział 8 rozprawy jest zbyt ogólny w odniesieniu do treści, które tam są zamieszczone.

16. W pracy nie poruszono szeregu innych waznych aspektów mogących mieć wpływ na tzw, “emisyjność” turbinowych silników lotniczych. Można tu wymienić wpływ tzw.

“brutalnej eksploatacji” samolotu i silnika w powietrzu i związane z tym zaburzenie strumienia powietrza na wlocie do silnika, jak również wpływ zmienności czasów adaptacji silnika. Istotne byłyby również testy “emisyjności” w warunkach, np: silnego zapylenia powietrza.

Zamieszczone powyżej uwagi nie umniejszają znacząco wartości merytorycznej i pozytywnej oceny opiniowanej pracy doktorskiej.

Podsumowanie

Na podstawie analizy przedstawionej mi do oceny rozprawy doktorskiej stwierdzam, że:

 Autor dokonał trafnego wyboru tematyki swoich badań, a jej zakres spełnia wymagania stawiane pracom na stopień doktora nauk technicznych.

 rozprawa nawiązuje do aktualnej wiedzy i praktyki, wnosząc do niej nowe elementy o charakterze naukowym i aplikacyjnym.

 cel pracy, w zakresie przyjętym przez Doktoranta, został osiągnięty, gdyż zrealizowano założone zadania szczegółowe, a prezentowane wyniki są uzyskane w poprawnie przeprowadzonych studiach i eksperymentach własnych,

 formalny układ pracy jest prawidłowy, a jej metodyczna strona jest opracowana zgodnie z wymogami metodologii nauk technicznych,

 widoczna jest w pracy poprawność analiz naukowo-badawczych i studiów teoretycznych nad rozpatrywanym problemem naukowym.

Powyższe fakty świadczą o kompetencjach Doktoranta w zakresie samodzielnego

prowadzenia badań naukowych oraz wskazują na Jego wiedzę ogólną i umiejętności

praktyczne w dyscyplinie naukowej „Transport'’, w której mieszczą się zagadnienia

objęte rozprawą.

Wniosek końcowy

Uważam, że przedstawiona rozprawa doktorska mgr. inż. Grzegorza Ślusarza na

temat: Ocena emisji gazowych związków szkodliwych w spalinach silnika turbinowego

samolotu wielozadaniowego” (promotorzy pracy: prof. dr hab. inż. Jerzy Merkisz i dr

inż. Marek Waligórski. Politechnika Poznańska) spełnia wymagania stawiane przez

obowiązujące przepisy (Ustawa o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz

o stopniach i tytule w zakresie sztuki z dnia 14 marca 2003 roku wraz z późniejszymi

zmianami), i może stanowić podstawę do nadania mgr. inż. Grzegorzowi Ślusarzowi

stopnia doktora nauk technicznych. Wobec powyższego stawiam wniosek

o dopuszczenie Autora do publicznej obrony rozprawy doktorskiej.