Polacy pracują nad niewidzialnymi okrętami wojennymi.

Wyobraź sobie okręt wojenny, który znika z radarów, jest lżejszy od obecnych jednostek i jednocześnie twardszy niż stal. Nad czymś takim pracują właśnie polscy naukowcy z Politechniki Wrocławskiej.

Współczesne pole walki nie przypomina dawnych bitew morskich. Dziś liczy się to, kto pozostanie niewidzialny dla przeciwnika. Dlatego międzynarodowe konsorcjum, w skład którego wchodzą czołowe firmy stoczniowe oraz ośrodki naukowe, rozpoczęło prace nad nowymi materiałami stealth.

Celem jest stworzenie lżejszego, bardziej odpornego na ostrzał i jednocześnie niemal niewykrywalnego materiału dla okrętów wojennych.

Lżejsze, twardsze, niewidzialne
Stealth to angielska nazwa, przyjęta na całym świecie na określenie metod, strategii i technologii kamuflowania obiektów wojskowych i strategicznych. Technologie stealth zapewniają więc obniżoną wykrywalność m.in. przez radary.

Chodzi o pochłanianie lub rozpraszanie (wysyłanego przez radary) promieniowania elektromagnetycznego, zamiast odbijania go. Ale nie tylko. Różne techniki i strategie stealth obejmują także m.in. obniżanie promieniowania cieplnego, hałasu czy ograniczania emisji podczerwieni. Wszystko po to, by kamuflaż był maksymalnie skuteczny.

Polacy pracują nad niewidzialnymi okrętami wojennymi. Czegoś takiego jeszcze nie było
Dr inż. Wojciech Stopyra, dr hab. inż. Tomasz Kurzynowski, prof. uczelni i prof. Krzysztof Jamroziak. Fot. Politechnika Wrocławska

W naszym projekcie wspólnie zamierzamy opracować nowy materiał na bazie kompozytów, który nie tylko będzie zapewniał skuteczną ochronę przed wykryciem, ale także będzie bardziej wydajny i zapewni co najmniej taką samą odporność balistyczną lub wyższą niż materiały na bazie stali. Stosując zaawansowane technologie wytwórcze, w tym techniki przyrostowe, i najbardziej obiecujące materiały kompozytowe, zamierzamy zredukować masę materiału stealth do około 160 kg na metr kwadratowy, czyli o około 10 proc. w stosunku do obecnie stosowanych – opowiada prof. Tomasz Kurzynowski z Katedry Technologii Laserowych, Automatyzacji i Organizacji Produkcji na Politechnice Wrocławskiej.

Takie „odchudzanie” okrętów (przy zapewnieniu tych samych lub wyższych właściwości stosowanych materiałów) jest bardzo ważne w kontekście choćby ich prędkości, ale także oszczędności energii czy kosztów produkcji. Stanowi jednak duże wyzwanie.


Stealth to nie tylko samoloty. Nadchodzi era niewykrywalnych czołgów i okrętów

Nowa era w budowie okrętów
W ramach programu Admirable postawiono na połączenie kilku procesów produkcyjnych, czyli opracowanie materiału, który powstanie jako kompilacja warstw powstałych różnymi metodami wytwarzania.

Materiał kompozytowy będzie składał się z różnych surowców, np. metali czy polimerów, o różnych mikrostrukturalnych geometriach dla każdej warstwy i różnych cechach, np. mechanicznych, elektrycznych czy chemicznych. Obecnie żadna technika produkcyjna nie byłaby w stanie połączyć wytwarzania ich razem. Dlatego w ramach naszej współpracy będziemy także dążyli do opracowania połączonego procesu produkcji tego metamateriału kompozytowego, jak nazywamy go w naszej dokumentacji – wyjaśnia dr inż. Wojciech Stopyra, także badacz z Katedry Technologii Laserowych, Automatyzacji i Organizacji Produkcji, lider zespołu ds. wytwarzania przyrostowego w projekcie.

Sekret tkwi w kompozytach
Na Wydziale Mechanicznym Politechniki Wrocławskiej powstanie warstwa tego metamateriału, która zostanie wytworzona w technologiach przyrostowych (czyli popularnym druku 3D) z polimerów, stopów metalicznych i ceramiki. Wybór tej metody produkcji ma pozwolić na znaczącą redukcję masy metamateriału, a kluczowa będzie jego struktura.


Struktury wytwarzane w technologiach przyrostowych. Foto: Politechnika Wrocławska

Nazywa się ją „sandwichową”, czyli kanapkową. Z zewnątrz pokryje ją powłoka ceramiczna o wysokiej twardości, której zadaniem będzie zmiana trajektorii pocisku uderzającego w ten materiał. Wewnątrz natomiast znajdą się stopy metaliczne w formie kratownic, czyli materiał o kompozycji ażurowej, którego zadaniem będzie pochłanianie energii uderzenia pocisku, czyli zatrzymanie go – tłumaczy dr Stopyra.

A na samym końcu polimerowy tzw. spall liner będzie przechwytywał odłamki, jeśli fragmentujący pocisk jednak przedostałby się tak daleko lub struktura warstwy uległaby ukruszeniu. Można to sobie wyobrazić, na przykładzie tego jak rozbija się szyba w samochodzie. Nie rozbryzguje się na drobniutkie kawałki, bo ma w sobie warstwę folii, która trzyma te małe odłamki. Podobnie działa spall liner.

Polacy w czołówce badań nad technologiami wojskowymi.
Nad nowymi materiałami w technologii stealth pracuje wspólnie dziesięciu partnerów z Hiszpanii, Włoch, Niemiec, Luksemburga, Cypru i Polski, a całością prac zarządza hiszpańska firma stoczniowa Navantia. To dziewiąta na świecie (pod względem wielkości) stocznia, produkująca m.in. okręty podwodne i patrolowe, fregaty rakietowe czy lotniskowce. Uczestnikiem konsorcjum jest także włoskie przedsiębiorstwo stoczniowe Fincantieri, największe w Europie i czwarte na świecie.

Nowoczesne materiały mogą zmienić sposób budowy okrętów na najbliższe dekady, czynimy je lżejszymi, szybszymi i praktycznie niewykrywalnymi. W czasach, gdy technologia decyduje o przewadze na morzu, nowe kompozyty mogą być game-changerem, a polscy naukowcy mają w tym swój duży udział.

Nowe materiały technologii stealth to dopiero początek rewolucji w budowie okrętów wojennych. W przyszłości możemy spodziewać się jeszcze bardziej zaawansowanych rozwiązań, które uczynią marynarkę wojenną jeszcze potężniejszą i skuteczniejszą. Technologie te mogą również znaleźć zastosowanie w innych dziedzinach, takich jak lotnictwo czy przemysł kosmiczny.