På väg in till verkstaden

Moderna flygplan är till stor del är byggda av kompositmaterial.

Ladda hem Martin Eks grafik som pdf-fil

Detta material har många fördelar, men det är mer komplicerat än den gamla metallen. Därmed blir skadorna också mer komplicerade och reparationerna inte lika enkla som förr. Ett modernt krig tros bli kort och intensivt. Många flygplan kommer att träffas av robotar. En del totalförstörs och andra går att reparera. Frågan är vilka plan som ska repareras och hur? Ska lagningen hålla veckan ut? Eller i en månad?

Det bästa vore kanske att ha hjälp av en dator som svarade på alla dessa frågor. Industrin, flygvapnet och FFA, flygtekniska försöksanstalten, studerar om detta är möjligt.

Av Jan-Ivar Askelin

Med den nya generationen av stridsflygplan har kolfiberkompositerna slagit igenom. Kompositerna är starkare och lättare än de metaller de ersätter, men de är också svårare att laga. Kompositerna har en mer komplex uppbyggnad och skademekanismerna är därför annorlunda och ofta mer komplicerade. T ex kan olika skikt släppa från varandra ut an att det syns på ytan. Det var enklare förr. Åtminstone i flygets barndom när det räckte med en bit duk eller en träbit.

I krig kommer stridsflygplan av naturliga skäl att skadas. En del blir totalförstörda, medan andra går att reparera. Ju längre kriget varar desto längre tid har man på sig att reparera flygplanen. Under andra världskriget lyckades britterna under sommaren 1940, som gått till historien som slag et om Storbritannien, att trots hårda strider hålla tillräckligt många plan i luften tack vare en vältrimmad reparationsorganisation. Drygt 60 procent av de plan som pga av skador tvingades ur tjänst kunde repareras och komma tillbaka. Förmågan att reparera var då minst lika viktig som förmågan att tillverka. Problemet för britterna var aldrig antalet jaktplan utan bristen på piloter.

Ett modernt krig mellan moderna flygstyrkor tros bli kort och intensivt. En del flygplan h inner inte lagas innan kriget är över. Krigets snabba förlopp och nya material i flygplanen gör att gamla regler för krigsreparationer inte längre gäller. Det går inte att laga Gripen på samma sätt som man lagar Viggen.

Exklusiv kunskap om skador
Karl-Fredrik Nilsson vid Flygtekniska försöksanstalten, FFA, är hållfasthetsexpert och en av de forskare inom försvaret som nu studerar hur krigsskadade Gripenplan ska repareras - om de över huvudtaget ska lagas.

- Ett av våra största problem är att vi inte har några krigserfarenheter att utgå ifrån. Vi vet inte vilka skador det blir på komposit- flygplan i ett krig. Det är ju först med Gripen och andra flygplan i samma generation som Eurofighter, den franska Rafale och amerikanska F 22 som kompositmaterial blivit så vanlig a att det spelar någon roll. Vi vet inte hur mycket kompositskador de allierade planen fick under Gulfkriget. Detta är en exklusiv kunskap som de krig förande länderna inte gärna delar med sig av.

- Vi kan konstruera skador och göra beräkningar i simuleringar, men det är inte samma sak som den verkliga skadan och vi skulle behöva verklig a skador att utgå från som grund för våra beräkningar, säger Karl-Fredrik Nilsson. En lösning vore givetvis att få skjuta sönder flera riktiga Gripenplan, men det säger ju sig självt att ingen skulle betala det skjutprovet.

Varje plan räknas
Krigsreparationer kommer i framtiden att spela en viktigare roll. Det är Karl-Fredrik Nilsson övertygad om.

- Visserligen blir planen mer komplicerade med de blir också allt färre så att bara få upp ett par extra plan i luften kan i vissa lägen spela en stor roll. Under Oktoberkriget 1973 drabbades det israeliska flygvapnet av ganska stora förluster. Inte minst var det luftvärnseld på låg höjd som var effektiv. När kriget efter 18 dagar var över hade endast vart tionde israeliskt plan klarat sig ut an krigsskador, men ändå hade Israel i krigets slutskede 60 procent av planen i tjänst.

Gammal metallmetod kan duga än
Projektet krigsreparationsteknik arbetar på en bred front med deltagare från industrin, flygvapnet och FFA. I hela projektet som administreras av FMV studeras också hur skador på kablage ska repareras. Karl-Fredrik Nilsson ingår i den grupp som ansvarar för skador och reparation på den yttre strukturen, större eller mindre hål till följd av splitter eller projektiler. Robotar som skjuts mot flygplan har främst splitterverkan. Stridsdelarna består av tungmetallkulor eller förfragmenterade splitter.

- Det första man måste fråga sig när ett plan skadats är om det är någon mening att reparera det, säger Karl-Fredrik Nilsson. Planet kanske duger lika bra även fast det är lite hål i vingarna här och där. Vår a analyser tyder på att det inte påverkas hållfastheten särskilt mycket. Frågan om att reparera eller inte är inte bara teknisk. Är det ont om piloter är det kanske ingen mening att ha så många flygplan som möjligt. Man kanske ska vänta med att reparera just det här planet och ta ett annat i första hand. Eller så kanske kriget närmar sig sitt slut. Alla dessa överväganden bör kunna matas in något form av expertsystem som ska ge stöd för beslut om, hur, när och i vilken ordning plan ska repareras.

- Har man bestämt sig för att reparera är frågan hur det ska göras. Utmärkande för krigsreparationer är det måste gå fort, göras i fält och inte behöva hålla så länge som i fredstid men trots det kunna flyga utan restriktioner. Vi kan välja mellan den gamla beprövade metallmetoden, med bultade laglappar av metall, eller den nya metoden att skräddarsy laglappar av komposit. Tidig are har skador i ytstrukturen lagats genom att man sågat till en lagom stor metallbit som bultats fast över skadan.

Karl-Fredrik Nilsson säger att detta fortfarande är en möjlig metod. Fördelen är att reparationen går på några timmar och är relativt lätt att göra. Möjligen kan planets aerodynamiska egenskaper försämras när man lägger en metallapp på kompositytan.

- Denna lagning är alltid provisorisk, men i ett krig är alla reparationer tillfälliga. De kanske bara ska hålla veckan ut. En lagning med komposit varar planets livslängd. Frågan är om det alltid är värt det. Den l agningen tar betydligt längre tid att göra och man har kanske inte råd a tt låta planet stå på marken i onödan.

Verkstaden har öppet i alla väder
Att laga en kompositskada är inte okomplicerat, men det måste kunna gör as i ett reparationstält på en krigsflygbas mitt i v intern. En av fördelarna med att bygga flygplan med kompositmaterial är att det kan skräddarsys för de belastningar som ska upptas. Uppläggning av skikt görs för att optimera de mekaniska egenskaperna och hållfastheten. Men man vill också ha en så enkel tillverkning som möjlig t. Antalet uppläggningar - sekvens av fiberriktning för skikt - är därför begränsat. Laglappens fiberriktning måste vara densamma som för skadeområdet.

Saab, CSM Materialteknik och Acab har utvecklat reparationstekniker och FFA har analyserat och provat. FFA och FOA har gjort skjutprov på kompositpaneler som tagits in i vindtunnel för att se hur kompositskikten fläks upp runt skadan.

Från FOA-tidningen nr 2-1998 - www.foi.se/framsyn