Új Szó - Vasárnapi kiadás, 1986. július-december (14. évfolyam, 27-52. szám)
1986-09-05 / 36. szám
p ÚJ szú 17 TUDOMÁNYI »■ni»— TECHNIKA A repülőgép szárnya, a helikopter rotorja adott felhajtóerő létrehozására képes. Ha ebből az értékből levonjuk a gép önsúlyát, megkapjuk a hasznos terhelést. Alapvető gazdaságos- sági követelmény tehát, hogy maga a gép minél könnyebb legyen. A repülés hőskorában a súlycsökkentés azért volt fontos, hogy a kezdetleges gépmadár egyáltalán képes legyen levegőbe emelkedni, az olajárrobbanás óta viszont azért, nehogy csődbe jussanak a légiforgalmi vállalatok. A gépmadarak súlyának csökkentése azonban egyáltalán nem egyszerű feladat, mert minden változatának meg kell felelnie a rendkívül szigorú biztonsági előírásoknak is. Ennek következtében a súlycsökkentést eredményező anyagféleségeket a tíz ujjunkon is megszámolhatjuk. Annak idején a fejlesztésnek nagy haladást sikerült elérnie a könnyűfém-ötvözetek bevezetésével. Ennek a tökéletesítési iránynak azonban a végére ért a tervezés: már csak jelentéktelen további javulásra van kilátás. Ismét ott tartunk tehát, hogy valami gyökeresen újra van szükség, és ez az új lehetőség nem más, mint a műgyantából és erősítő szálbetétekből összeállított kompozit anyagok használata. A kompozit anyagokat évek óta sikerrel alkalmazzák mindenütt, ahol kis súly és rendkívüli szilárdság a követelmény, például a vitorlás és evezős versenyhajók és versenyautók építésében. Ami a versenyautókat illeti, ezek közül néhánynak már a teljes teherviselő héjszerkezete kompozit anyagokból készül, a biztonsági bukócsövet is beleértve. Műszaki szempontból ezek az anyagok nagyszerűen megfelelnek a repülés igényeinek is, csak éppen meg kell keresni a kisipari módszerekkel végzett anyagi előállítástól a gazdaságos sorozatgyártáshoz vezető utat. Az új matériát ugyanis csak a hagyományos anyagoktól egészen eltérő, jórészt újonnan kidolgozandó technológiával lehet repülőgép-alkatrészekké alakítani. A nehézségek érzékeltetésére érdemes röviden áttekinteni a gyártási folyamatot. A kiinduló anyagul szolgáló poliakrinil-nitril szálat vegyileg kezelik - oxidálják és karbonizálják majd az így „edzett" nagy szilárdságú, de rugalmatlan terméket 2500 fokon változatlanul szilárd, de már rugalmas grafitszállá alakítják át. Az ennek eredmédnyeként kapott karbonszálat szövetté vagy szalaggá feldolgozása előtt a csúszóképességét javító réteggel vonják be, illetve — a vele erősítendő műanyag fajtájától függően - esetleg még egy kötésjavító réteget is visznek rá. Csak ezután kerülhet sor a szövésre, amelynek szálelrendezése pontosan figyelembe veszi a várható igénybevétel irányát. A követendő lépésben ezeket a hőre keményedő karbon-, illetve aramid-szöveteket műgyantával itatják át, és - hevíthető formába helyezve - polimerizálják. A formából kikerülő kész alkatrész, teherbírását tekintve, az acéllal egyenértékű, súlya azonban csak töredéke az acél súlyának. A bonyolult eljárásban sok a kézi munka, illetve a csak nagy nehézségek árán gépesíthető folyamat. Ennek ellenére a kompozit anyagokat már az 1950-es évek óta alkalmazzák a repülőgépgyárak, az utóbbi időben pedig fel- használásuk a korábbinak sokszorosára növekedett. A szálerősító műanyagok először az utasszállító gépek belső kiképzésében jelentek meg, s szorították ki a fémeket. Az A-310-es légibusznak például már a teljes kabinfelszerelése nemfémes alkatrészekből áll. A nagyobb darabok szendvics szerkezetűek: belül hatszöges geometriájúak, fenolgyantával átitatott aramid-réteggel bevonva, kívül hevítve, formában előállított idomok. A látható felületeket díszítő fólia vagy poliuretán porlakkbevonat szépíti. A repülőgép teherviselő szerkezetében is fontos szerepű nagyobb egységek - az utastérpadló vagy a teljes konyha - hasonló tervezéssel készülnek. Ha belépünk egy ilyen repülőgép utasterébe, hagyományos anyagot már nem is látunk: minden, még az üléshuzat és a padlószönyeg is műanyag. Ma, amikor a légiforgalmi társaságok között kegyetlen a verseny az utasok megnyeréséért, az sem utolsó eszköze a csábításnak, hogy a csupa műanyag utastér a maga változatos felület- képzésű, szép kidolgozású berendezésével kellemes, vonzó benyomást kelt. Magától értetődően minden felhasznált anyag kielégíti a tűzállósági és füstfejlesztési előírásokat, így biztonsági szempontból sincs oka aggodalomra az utasnak. A fejlesztés következő lépése: a kompozit anyagok meghonosítása a repülőgép másodlagos teherviselő szerkezetében. Magyarán: a szárny és a törzs fő tartói továbbra is fémből készülnek, de a vezérsíkokat, csűrólapokat, motortartókat és külső borításukat ma már minden nehézség nélkül elő lehet állítani grafit- vagy kevlar- erősitésú műgyantából is. Az így elérhető súlycsökkenés 25 százalék körül változik, ami a nagy utasszállító esetében tonnákat jelent. A fejlődés jól nyomon követhető a hagyományos és a kompozit anyagok mennyiségi arányának változásán. A már nem egészen korszerűnek tekintett Tristar tervezői még csak 1150 kg fémet helyettesítettek műanyaggal, az újabb Boeing B-167-nek a 80 tonnás tömegében viszont már három tonna a szerves vegyület. A kompozitok alkalmazásában úttörő szerepre vállalkozó Avia gyár Lear Fan nevű kis kétmotorosának - ennek 1746 kg-jából 630 kg a műanyag - a teljes törzse szegecselés nélkül, ragasztásos technológiával összeállított kompozit szerkezet. Az engedélyező légügyi hatóság hivatalnokai előtt azonban a gép minden próbát kiállt, vagyis már megtestesíti a fejlődés következő vívmányát: azt, hogy az elsődleges teherviselő szerkezetben is megjelennek a kompozit anyagok. A helikopterek súlycsökkentése még a repülőgépekénél is nagyobb fontosságú, hiszen ezeknek esetében a felhajtóerőt kizárólag a gépi hajtással forgatott rotor hozza létre. A kérdés jelentőségét jellemzi, hogy az Egyesült Államokban nagyösszegú kormánytámogatást kap egy kutatási program, amelyben két vezető gyár, a Bell és a Sikorsky vesz részt. Célkitűzésük: a súly 22 és a gyártási költség 17 százalékos csökkentése nagy szilárdságú kompozit anyagok kifejlesztése és alkalmazása révén. Mindkét cég kidolgozott egy-egy prototípust, amelyek meg is felelnek az elvárásoknak (már csak a sorozatgyártás megszervezése van hátra). E gépeknek az az érdekességük, hogy nemcsak könnyebbek, hanem szívóssabbak Is elődeiknél. A műanyag szerkezeti elemek kiváló ütésállósága miatt az újszerű helikopter baj nélkül áll ki másodpercenkénti 6 méter sebességű durva leszálást (amikor a gép az ejtőernyősök merülési sebességénél gyorsabban ér földet) A nagy hányadban műanyagból épített repülőgépek gyártása persze sok gondot okozott és okoz: meg kellett oldani a kompozit szerkezetek utáni megbízható minőségellenőrzését, teljesen kifogástalan javítástechnológiát kell kidolgozni (a belső kialakításban használt valamennyi szendvicsszerkezet sérülésének esetére is, de a nagy teherhordó elemekre vonatkozóan is). A műszaki életben gyakori, hogy különböző szakterületek kölcsönösen hatnak egymás fejlődésére. Nem lenne meglepő, ha így történne a kompozit műanyagok használatában is: először drága egyedi versenyautókon kísérleteznek ki valamit, amit a repülőgép- ipar átvesz és nagy arányokba bevezet kidolgozva eközben azokat a gyártási eljárásokat, amelyek - például - éppen az autógyártásban javítják „visszahatóan“ a kompozit anyagok alkalmazásának gazdaságosságát. K. K. A BELL—222 típusú helikopter csak 2800 kilogramm: 22 százalékkal könnyebb, mint az azonos képességű tiszta fémkonstrukciók. '000000000B000000000B00000000000000E00000E0000000000000000000B000000000000000000000000000000E000E000000000000E000B000Í ember évezredeken keresztül csak a Nap hő- és fénysugárzását ismerte a természet sok csodálatos sugárzása közül. A láthatatlan sugarak világáról mit sem tudott. (Helyesebb lenne látható és láthatatlan sugárzások helyett az ember által érzékelhető, illetve nem érzékelhető sugarakról beszélni, hiszen a hősugárzást nem látjuk, hanem bőrünkkel érezzük, de az előbbi szóhasználat annyira meggyökereskedett, hogy mi is megmaradhatunk mellette.) A XX. század emberének életében talán legnagyobb szerepet játszó láthatatlan sugárzást az ember először maga állította elő, majd jóval később fedezte fel, hogy ilyen sugárzást is küldenek felénk a csillagok, a Nap és még más, rejtélyes sugárforrások is. Ez a sugárzás a rádiósugárzás vagy rádióhullám, ami naponta elhozza mindnyájunkhoz a legfrissebb híreket, lehetővé teszi a telefonkapcsolatot, szórakoztat minket (gondoljunk csak a közelmúltban lezajlott labdarúgó-világbajnokság mérkőzéseire, melyeknek a televízió jóvoltából közvetlen szemlélői lehettünk a kontinenseket elválasztó több ezer kilométernyi távolság ellenére). Rövidesen világossá vált azonban, hogy van egy óriási természetes rádiósugár-forrás is közelünkben - a Nap, és távolabb a csillagok. A felfedezés 1942. februárjára, a második világháború idejére esik. Ekkor történt ugyanis, hogy az angol hadsereg egyik tisztje James Stanley Hey, a későbbi világhírű rádiócsillagász, radarjával erős zavarokat észlelt. A jelentések arról számoltak be, hogy ezek a rendellenességek az egymástól eléggé messze elhelyezett radarállomásokon egyaránt jelentkeztek, és egyidejűleg léptek fel. Az angol hadsereg először a németek valamely új „titkos fegyverére" gyanakodott, de Hey csakhamar rájött, hogy rádiósugárzásról van szó, melynek létezését egészen a háború végéig szigorú hadititokként kezelték, és még a tudósok számára sem tették ismertté. Érdemes megjegyezni, hogy mi is találkozhatunk ezzel a jelenséggel rádiózás, tévénézés közben. Az adóállomásról kibocsátott rádióhullámok ugyanis kölcsönhatásba kerülnek a Nap rádiósugárzásával, ezért a vétel minősége szempontjából sokkal kedvezőbbek az éjszakai órák mint a nappaliak. Ma már az is közismert dolog, hogy Napunk a rádió-, hő- és fénysugárzáson kívül nagyobb enegiájú, az élő szervezetre veszélyesebb ultraibolya-, röntgen, és gamma-sugárzást is kibocsát. Ezek mind elektromágneses hullámok (rezgések), melyek energiája, áthatolóképessége és a szövetekre gyakorolt roncsoló hatása a hullámhosszuk csökkenésével növekszik. Ezért veszélytelenek a 10 3-10-3 m-es rádióhullámok, a 10~*-1 0"6 m-es hő- és 10~7 m-es hullámhosszúságú fénysugarak. Ugyanez már nem mondható el a KT8 -10_,3m-es nagyságrendű hullámokról, melyek tulajdonságairól és az élő szervezetekre gyakorolt hatásáról szólunk a továbbiakban. Földünk levegőóceánjának magasabb rétegeit évmilliárdok óta láthatatlan sugárzás bombázza. A fölöttünk levő több száz kilométer vastag levegőréteg, mint természetes védőpajzs, ezt a sugárzást megszűri úgy, hogy amikorra leérkezik hozzánk, a levegőóceán fenekének lakóihoz, már csaknem teljesen ártalmatlanná válik. Ez azonban nem jelenti azt, hogy a gyakori, rendszertelen napozás semmiféle veszélyekkel sem fenyegetné szervezetünket. Az ibolyántúli sugarak alapvető tulajdonsága ugyanis, hogy különösen mélyre hatolnak a bőrbe - egészen a rugalmasságot biztosító szövetekig. A bőr száraz lesz és vékony, egyes felületei láthatóan megnagyobbodnak, főként a tarkón. Kitágult erek, vastag szarurétegek, a színezőanyagok hiánya vagy sötét foltok, rugalmatlanság és idő előtti elöregedés — az elváltozás megannyi jele, amely orvosi eszközökkel nem befolyásolható. Ezenkívül a látószerv is súlyos károsodást szenvedhet. Fontos tehát, hogy a nyári időszakban csak fokozatosan és bőrtípusunknak megfelelő ideig tartózkodjunk csupán a tűző napon. Mielőtt még azonban azt gondolnánk, hogy a káros, rövid hullámhosszú sugarak bölcsője csupán a Nap és a csillagok, gyorsan félre kell, hogy oszlassuk az efféle elképzeléseket. Már a középkorban' is tudták ugyanis, hogy egyes bányák, igy a csehszlovákiai Jachimov, sokkal egészségtelenebbek, mint a többi, egyébként hasonló bánya. Senki sem gondolta, hogy az ott bányászott uránszurokérc láthatatlan, senki által nem ismert, még csak nem is sejtett sugárzása az oka a bányászok rendkívüli halandóságának. E titokzatos sugarakat laboratóriumi kísérletek nyomán létrejött, véletlen felfedezések útján ismerte meg az emberiség a századforduló táján. Wilhelm Konrad Röntgen, Antoine Henry Becquerel és a Curie házaspár munkája nyomán hamarosan bebizonyosodott, hogy a természetben vannak olyan anyagok, amelyek sugárzást bocsátanak ki magukból. A sugárzás erőssége nem változtatható meg semmilyen módon, a sugárzó - más néven radioaktiv - anyagokat nem lehet „rábeszélni" arra, hogy gyengébben vagy erősebben sugározzanak. A sugárzás erőssége az urán esetében évmilliók alatt sem változik meg észrevehetően. Egyre több radioaktív elemet, egyre újabb és újabb sugárzást ismert meg a tudomány. Hamarosan kiderült, hogy sugárzásmentes hely nincs: a talaj, a sziklák, a víz, az élelmiszer, de még a levegő is tartalmaz sugárzó anyagokat. Ezekkel a következő részben foglalkozunk majd bővebben. Az új berendezések új sugárzások felfedezését eredményezték, ezek segítségével viszont a természetből nem ismert, új radioaktív anyagokat sikerült előállítani. A legnagyobb - gyakorlatilag korlátlan- teljesítményű sugárforrás az uránmagba zárt energia felszabadításával született meg. Az uránhasadást munkába állító atomreaktor születésétől számíthatjuk az atomkor kezdetét. Ma már minden elemnek ismerjük mesterségesen előállítható sugárzó változatát- radioaktív izotópját is. Elő tudunk állítani a természetben elő nem forduló, a Men- gyelejev-féle periódusos rendszer utolsó, legnehezebb eleménél is nehezebb elemeket. Ezek közül a plutónium éppúgy használható az atomerőművekben, mint az urán, a kaliforniumnak nagy jelentősége van a technikában, a radioaktív jódnak a gyógyászatban, másokat még csak laboratóriumban vizsgálnak a tudósok, de talán holnap már ezek is gyakorlati alkalmazásra találnak. (Folytatjuk) DR. GÖMÖRY IMRE A SUGARAK ÁRNYÉKÁBAN [*M0 0 *1
