Ponad chmurami
W 1893 roku Otto Lilienthal, pilotując swój własnoręcznie skonstruowany szybowec, jako pierwszy człowiek urzeczywistnił marzenie o lataniu. Dzisiaj podróże lotnicze i transport towarów drogą powietrzną do wszystkich zakątków świata stały się nieodłączną częścią codziennego życia. Najważniejsze są przy tym bezpieczeństwo, opłacalność i zrównoważony rozwój. Budowa samolotów – zarówno cywilnych, jak i wojskowych – stawia zatem najwyższe wymagania wobec stosowanych materiałów: waga, wytrzymałość mechaniczna, odporność na temperaturę, utlenianie i korozję mają decydujące znaczenie przy wyborze materiału. Ponadto kluczowe znaczenie mają cena, zrównoważony rozwój, właściwości obróbcze oraz dostępność. W przypadku szczególnie wymagających zadań wysokowydajna stal nierdzewna jest zatem, pomimo swojej większej masy, materiałem z wyboru dla wielu komponentów.
Linie lotnicze Lufthansa zostały założone w 1926 roku jako Deutsche Luft Hansa AG w wyniku fuzji spółek Junkers Luftverkehr AG i Deutsche Aero Lloyd. Jeszcze w tym samym roku odbył się pierwszy lot linii lotniczej z ikonicznym do dziś logo marki na stateczniku bocznym – białym żurawiem na niebieskim tle. Obecnie Lufthansa jest największą grupą lotniczą w Europie i czwartą co do wielkości na świecie. 50 lat później, w 1976 roku, naddźwiękowy odrzutowiec Concorde swoim pierwszym lotem wyznaczył kolejny kamień milowy w historii samolotów pasażerskich i jeszcze w tym samym roku został wprowadzony do regularnej eksploatacji. Żaden samolot pasażerski nie był nigdy szybszy, jednak brak opłacalności oraz tragiczny w skutkach wypadek zapieczętowały już niecałe 25 lat później koniec tego samolotu superlatyw. Nie zatrzymało to jednak światowego sukcesu samolotów wszelkiego rodzaju, a wręcz przeciwnie – tendencja ta utrzymała się wraz ze stale rosnącą liczbą pasażerów: w 2024 roku na całym świecie 9,5 mld osób podróżowało na pokładach samolotów pasażerskich, co stanowiło wzrost o 9% w porównaniu z rokiem poprzednim (źródło: Stowarzyszenie Ruchu Lotniczego ACI World). Dzięki rozbudowie nowych flot lotniczych, zwłaszcza w regionie Azji i Pacyfiku, a także dzięki zwiększonym inwestycjom w samoloty wojskowe, producenci odnotowują stale rosnącą liczbę zamówień na samoloty.
W porównaniu z tytanem, aluminium, materiałami kompozytowymi czy tworzywami sztucznymi stal nierdzewna nie wchodzi w grę w cywilnym budownictwie lotniczym w wielu obszarach zastosowań ze względu na swoją masę. W przypadku samolotów cywilnych najwyższym priorytetem jest jak największa liczba cykli – każdy obejmujący start i lądowanie. Najniższa możliwa masa, a co za tym idzie niższe koszty paliwa, duży zasięg, zmniejszenie emisji CO₂ dzięki alternatywnym systemom napędowym i bardziej wydajnym silnikom, a także możliwość recyklingu komponentów są ponadto decydującymi kryteriami przy wyborze materiałów. Natomiast w przypadku samolotów wojskowych na pierwszym planie znajdują się wytrzymałość i właściwości obróbcze podczas napraw w warunkach polowych. Dlatego stal nierdzewna jest stosowana w samolotach wojskowych w znacznie szerszym zakresie, również w obszarach związanych z konstrukcją. Zastosowane materiały muszą nie tylko spełniać surowe normy lotnicze, takie jak DIN EN 9100, FAR/EASA CS-25, ISO oraz normy wojskowe, takie jak MIL-DTL-Spec, AMS, NAS, STANAG, ale także gwarantować, że wszystkie elementy, od silnika po konstrukcję, spełniają rygorystyczne wymagania organów lotniczych, takich jak EASA czy FAA.
Celowe zastosowanie materiałów w konstrukcji i technice
Elastyczność i wytrzymałość materiału pod wysokim ciśnieniem mają decydujące znaczenie dla długotrwałej wydajności. Ogromne siły oddziałują na nośne elementy konstrukcyjne, takie jak skrzynki skrzydeł, które łączą kadłub i skrzydła za pomocą dźwigarów, żeber i poszycia, zapewniając maksymalną stabilność. Podczas lądowania podwozie musi wytrzymać wiele ton masy lądowej oraz silne wstrząsy. W przypadku samolotu wielkopojemnego, takiego jak A380, zawieszenia silników muszą wytrzymać ciąg przekraczający 120 000 PS. Przewody hydrauliczne i paliwowe wymagają ponadto wysokiej odporności na korozję, a także zaawansowanych procesów gięcia podczas produkcji precyzyjnych geometrii rur. Podczas gdy konstrukcja nośna samolotów jest w większości wykonana z aluminium, a coraz częściej również z tytanu, do poszycia kadłuba i konstrukcji skrzydeł stosuje się kompozyty z włókna szklanego (CFK) lub aluminium. Jednak w przypadku wielu komponentów producenci samolotów, tacy jak Airbus, Boeing, Bombardier czy Embraer, oraz producenci silników, tacy jak MTU, Rolls-Royce czy GE Aerospace, celowo stawiają na blachy, taśmy, druty, pręty stalowe lub elementy kute ze stali nierdzewnej.
Krytyczne systemy rurowe
Stale nierdzewne odporne na korozję, takie jak gatunki 1.4044, 1.4546 czy 1.4548, są stosowane na przykład w złożonych systemach rurowych układów hydraulicznych i paliwowych. Również w przypadku złączek i korpusów zaworów stosowanych w tych układach konstruktorzy samolotów pasażerskich, takich jak A320, A330, A350 czy Boeing 787, często wybierają właśnie te gatunki. Odporne na korozję i wysoką temperaturę gatunki stali nierdzewnej 1.4541 i 1.4550 są poszukiwanymi materiałami do budowy rur wysokociśnieniowych i specjalistycznych dla układów hydraulicznych, paliwowych i pneumatycznych – w tym tzw. układów powietrza spustowego (Bleed Air). W przypadku systemów kabinowych i zasilających, takich jak rury wodne i kanalizacyjne, uchwyty oraz konstrukcje kuchni pokładowej (galley), gatunki stali nierdzewnej 1.4301 i 1.4401 są uznawane za sprawdzony standard ze względu na wysokie wymagania dotyczące higieny, wytrzymałości i odporności na zużycie.
Druty i profile
Druty, liny lub siatki ze stali nierdzewnej gatunków 1.4310, 1.4404 i 1.4980 są niezbędne w budowie samolotów do różnych krytycznych elementów, takich jak elementy mocujące, połączenia lub usztywnienia – na przykład jako siatka nośna w wkładach filtracyjnych z tworzywa sztucznego.
