Metallihäkkyrän keskellä on eurooppalaisen liikennelentokonevalmistajan uusin konetyyppi, A350, jonka siipiä on taivutettu päistään yli viisi metriä ylös. Ja ne kestävät tämän rääkin.

Kyseessä on yksi uuden liikennelentokoneen äärimmäisistä testeistä, missä lentokoneen rakenteellisiin testeihin käytettävää, täysin lentokelpoista konetta vastaavaa kappaletta kuritetaan yli 1,5 -kertaisella rasituksella verrattuna siihen, mitä kone teoreettisesti tulee koskaan kokemaan liikenteessä ollessaan. Mikään tiedossa oleva turbulenssi ei esimerkiksi tule taivuttamaan koneen siipiä näin runsaasti – se olisikin näyttävän näköistä, jos kone räpyttäisi töyssyisessä lentosäässä siipiään kymmenkunta metriä ylös ja alas linnun tapaan!

Koejärjestely tehtiin viime joulukuussa A350:n Toulousessa testihallissa olevalla kappaleella, joka käy lyhyessä ajassa läpi konetyypin koko lentoikänään kokemat rasitukset nousuista ja laskeutumisista aina näihin ääritilanteisiin. Siipiä ja runkoa taivutettiin tässä kokeessa vaijerein luonnollista lentotilannetta vastaavasti ja ympäri koneen rakennetta olevista sensoreista mitattiin kymmeniä tuhansia lukemia. Lukuarvoja verrataan sitten tietokoneissa koneen rakennemalliin ja arvioidaan sen suorituskykyä myös vieläkin rajummissa oloissa. Lisäksi rakenne luonnollisesti tarkastettiin visuaalisesti.

Jo aiemmin joulukuussa runko ylikuormattiin ja sen kantokyky mitattiin äärirajoille saakka.

Tiettävästi heittoistuimen tekemistä ja käyttämistä koetettiin ensimmäisen kerran jo joulukuussa 1912, yhdeksän vuotta ensimmäisen moottorilennon jälkeen, mutta tekniikka ei ollut tarpeeksi kehittynyttä vielä vuosikausiin rutiininomaista käyttöä varten. Niinpä vasta vuonna 1942, tarkalleen juuri tänään 72 vuotta sitten, heittoistuinta käytettiin ensimmäisen kerran tositoimissa siten, että se pelasti lentäjän hengen.

Kyseessä oli saksalainen koelentäjä Helmut Schenk, joka oli testaamassa Heinkel He-280 -suurnopeuslentokonetta. Uuden Heinkelin voimanlähteinä oli kaksi patoputkimoottoria, jotka vaativat toimiakseen suuren nopeuden, ja siksi konetta hinattiin toisella lentokoneella. Hinausvaijeri ei kuitenkaan suostunut irtoamaan, joten Schenkin ainoa tapa päästä ehjin nahoin takaisin Maahan koneesta oli heittoistuin. He-280:sta tuli lopulta ensimmäinen suihkumoottorilla varustettu, prototyyppivaiheen selvittänyt ja tuotantoon saakka yltänyt suihkumoottorilla varustettu lentokone.

Saksalaisten ylpeydet, modernit Heinkelit olivat varustettuja yhtiön valmistamilla heittoistuimilla, jotka toimivat pienten rakettimoottorien sijaan paineilmalla. Ne sinkosivat käyttäjänsä suurella nopeudella ulos koneesta, jolloin kiihtyvyys oli tilanteesta riippuen seitsemän ja yhdeksän g:n välillä.

Kuvassa Yhdysvaltain ilmavoimien taitolentoryhmän Thunderbirdsien lentäjä Christopher Stricklin sinkoaa ulos F-16 -koneestaan Idahossa pidetyssä lentonäytöksessä vain noin sekuntia ennen kuin hänen koneensa iskeytyi maahan ja tuhoutui. Lento-onnettomuustutkinnan mukana onnettomuus johtui lentäjän virheestä, mutta hän pelastui hyvien refleksien, tehokkaan koulutuksen ja heittoistuimen ansiosta.

Miten heittoistuin toimii?

Heittoistuimia käytetään useimmiten sotilaslentokoneissa, joissa lentonopeus on niin suuri, ettei koneesta voi hypätä ulos laskuvarjolla normaalisti. Isuin laukaistaan yleensä rakettimoottoreilla ulos koneesta. Kun istuimen laukaisukahvasta vedetään, käynnistyy sekunnin osissa etenevä tapahtumasarja: koneen ohjaamon kuomu irtoaa tai hajotetaan hallitusti osiin paineilmalla tai räjähdyspanoksilla, istuimen turvavyöt kiristyvät, istuin sinkoutuu lentäjä mukanaan ulos koneesta ja suuntaa automaattisesti ylöspäin. Kun istuimen rakettimoottori hiipuu, lentäjän laskuvarjo aukeaa ja painava istuin irtautuu lentäjästä. Kun heittoistuin nousee ylös koneesta, sen nopeutta ja kieppumista jarrutetaan ja vakautetaan vakautusvarjolla ennen varsinaisen pelastuslaskuvarjon aukeamista. Siksi tapahtumasta saattaa näkyä maasta käsin hetken aikaa mahdollisesti vielä ilmassa lentävän, hylätyn koneen lisäksi laskuvarjon varassa laskeutuva lentäjä, irtautunut vakautusvarjo ja vapaasti putoava istuin.

Heittoistuimet Suomessa

Suomen ilmavoimissa ensimmäiset heittoistuimella varustetut lentokoneet olivat 1954 hankitut DeHavilland D.H.115 Vampire -koulukoneet, ja niillä tehtiin myös ensimmäinen suomalainen heittoistuinhyppy Luonetjärvellä 29.7.1958. Silloin hävittäjälentolaivue 21:n kaksipaikkainen VT-4 -harjoitushävittäjä törmäsi osastolentoharjoituksessa yhteen yksipaikkaisen Vampire-hävittäjän kanssa. Koneen ohjaaja pelastautui ohjauskyvyttömäksi tulleesta koneesta heittoistuimella.

Viimeisin heittoistuinhyppyjä vaatinut onnettomuus tapahtui viime marraskuussa, kun kaksi Ilmavoimien Hawk Mk 66 -harjoitussuihkukonetta osui toisiinsa kaartotaisteluharjoituksessa Perhossa. Toinen ohjaaja pelastui heittoistuimen avulla, mutta toisen onnettomuuskoneen ohjaaja menehtyi.

Kaikkiaan Ilmavoimien lentokoneista on hypätty heittoistuimella vuodesta 1958 alkaen yhteensä 27 kertaa 22 eri lento-onnettomuudessa. Vain yhdessä tapauksessa heittoistuinhypyn suorittanut henkilö on saanut surmansa. (Lähde: Ilmavoimat)

Joulupukin pitää tänään jälleen kerran kiertää maapallo ja sen lapset uskomattomassa ajassa. Amerikkalainen General Electric on tarjonnut apuaan pukille suunnittelemalla hänen käyttöönsä aivan uudenlaisen (ja yllättäen paljon yhtiön tekniikkaa käyttävän) kelkan.

Kolmepaikkaisessa menopelissä on jäätä ja kosteutta hylkivä pinnoitus, vähän sähköä kuluttava OLED-valolaitteet, 3D-tulostetut kelkan kiskon pinnoitukset, keraamisia matriisikomposiitteja rungossa, supertehokkaat akut ja pietsosähköisesti viilennetyt suihkumoottorit sekä paljon muuta tekniikkaa langattomasta pukin ruumiintoimintoja tarkkailevasta systeemistä älykkääseen lennonjohtojärjestelmään kytkeytyvään liikenneohjaustoimintaan. Kelkasta kerrotaan kuvin tarkemmin jutun lopussa.

Vain muutama viikko sen jälkeen kun lentokoneenvalmistaja Boeing ilmoitti Dubain ilmailunäyttelyssä aloittavansa suositun pitkänmatkankoneensa 777:n uuden, nykyaikaistetun version 777X:n valmistamisen, on koneen pienoismalli jo tuulitunnelitesteissä. Testit tehdään Iso-Britanniassa, QinetiQ -yhtiön aerodynaamisessa tutkimuskeskuksessa Farnborough'n luona.

Koneen pienoismalli on hyvin autenttinen ja muun muassa sen korkeusvakaajan kulmaa sekä laippoja ja solakoita voidaan muuttaa asennosta toiseen aivan kuten oikeassa koneessa tullaan tekemään. Näin testeissä voidaan jo nyt "lentää" koneella eri nopeuksilla ja erilaisissa lentotilanteissa, joskin nyt 5. joulukuuta alkaneet kokeet keskittyvät vain hidaslento-ominaisuuksiin. Eli testeissä kiinnitetään huomiota pääasiassa laskeutumiseen ja lentoonlähtöön.

Malli on kooltaan 0,05% täysikokoisesta koneesta, eli 4,2 metriä pitä ja sen siipien kärkiväli on 3,9 metriä. Siihen on asennettu satoja pieniä sensoreita, jotka rekisteröivät ilmapainetta ja rasituksia eri puolilla runkoa.

Lentokoneiden aerodynamiikkaa voidaan simuloida erittäin hyvin tietokoneilla ja koneita voidaan lentää näiden simulaatioiden perusteella tehdyillä malleilla simulaattoreissa jo kauan ennen kuin oikea kone edes lentää, mutta yhä edelleen paras tapa varmentaa tietokonelaskelmat on käyttää koneen pienoismallia tuulitunnelissa. Tuulitunnelikokeet ovat myös hyvin visuaalisia, jolloin toisinaan rungon yksityiskohtien sekä ilman virtauksen hahmottaminen on vaikeaa (3D-työkaluista huolimatta) ilman fyysistä, oikeaa mallia.

Näiden testien jälkeen keväällä pienoismallilla ajetaan suurnopeustestejä Boeingin omalla, tähän paremmin soveltuvalla tuulitunnelilla Seattlessa.

Boeing 777X -koneesta tulee suurin ja polttoainetaloudellisin kaksimoottorinen matkustajakone, jolle valmistaja lupaa 12% pienemmän polttoaineenkulutuksen kuin kilpailijallaan (siis Airbusin A350:lla) ja sen käyttökustannuksien luvataan olevan 10% pienemmät.

Parantuneen aerodynamiikan, kehitettyjen ohjausjärjestelmien ja uusien materiaalien ohella tärkein vaikuttaja säästöihin ovat uudenlaiset General Electric GE9X -moottorit.

Koneesta on tulossa kaksi versiota: suurempi 777-9X, joka voi lentää yli 400 matkustajalla noin 15100 km:n päähän, ja rungoltaan lyhyempi 777-8X, jonka sisään mahtuu 350 matkustajaa ja se pystyy lentämään 17200 km:n päähän. 777-8X on Airbus A350-1000:n suora kilpailija, joten A350:n pienempi versio ei osu aivan suoraan nokatusten uuden Boeingin kanssa. Sen sijaan lentoyhtiöt pohtivat koneita ostaessaan A350-900:n ja Boeingin hieman heikkomaineisen 787 Dreamlinerin välillä, vaikka nekään eivät ole kooltaan aivan samoja.

Beoingin uutuus tulee liikenteeseen vuonna 2020 ja sen suunnittelu saadaan valmiiksi 2015. Sen jälkeen konetta aletaan rakentaa ja koelentää, mihin menee helposti 4-5 vuotta. Koneelle on jo 259 tilausta.

Helsingin telakalla laskettiin eilen vesille uudenlainen jäätämurtava monitoimipelastusalus, joknka erikoisuus on sen epäsymmetrinen rungon muoto. Aker Arctic Technology Oy:n ARC 100 -konseptiin perustuva alus voi murtaa jäätä perinteisesti perä tai keula edellä, mutta myös vinottain, jolloin se pystyy avaamaan leveämpää uomaa jäähän.

Ensimmäinen näistä uudentyyppisistä aluksista menee Venäjän meri- ja jokiliikenneviraston alaisuudessa toimivalle meripelastusviranomaiselle Gosmorspassluzhballe, ja tämän Baltika–nimisen monitoimipelastusaluksen vesillelasku tapahtui eilen 12.12.2013 Arctechin Helsingin telakalla. Alus tulee toimimaan jäänmurto-, pelastus- ja öljyntorjuntatehtävissä Suomenlahden alueella keväästä 2014 alkaen.

Baltika edustaa täysin uudentyyppistä murtajateknologiaa. Vinottain , kylki edellä kulkien se pystyy murtamaan 50 metrin levyistä kulkuväylää 0,6 metrin paksuisessa jäässä. Keula ja perä edellä alus kykenee operoimaan yhden metrin paksuisessa jäässä.

Laiva on pituudeltaan 76,4 metriä ja leveydeltään 20,5 metriä. Kolmen vähärikkistä polttoainessa huolivan päädieselgeneraattorin teho on yhteensä 9 MW. Potkurilaitteistoina on kolme 360 astetta pyörivää peräsinpotkuria, joiden teho on yhteensä 7,5 MW.

Aluksen helikopteritasanne soveltuu kookkaidenkin helikopterien toimintaan, ja se on suunniteltu toimimaan Baltikan tapauksessa Kamov Ka 32 -tyyppisten kopterien kanssa. Kannella on suurikokoinen nosturi, joka pystyy siirtämään 25 tonnia painavia lasteja. Mukana on myös yksi suurikokoinen työvene, jonka pääkäyttötehtävä on öljypuomien käsittely. Aluksen koko öljyntorjuntalaitteisto toimii myös haastavassa,korkeassa aallokossa.

Kyse ei ole uudenlaisesta aikuisten palapelistä, vaan siitä, että tietokoneen avulla voidaan suunnitella hyvinkin monimutkaisia rakenteita, joiden rakenneosina ovat yksinkertaiset, erilliset, samanlaiset rakennepalaset. Vaikkapa metallista tai komposiiteista tehtyt palaset napsahtavat kiinni toisiinsa kuin proteiinit aminohapoissa ja niistä voidaan rakentaa suuriakin, kevyitä ja kestäviä kappaleita. Palaset ovat vähän kuin Legoja tai Meccano-rakennussarjan palasia, joista voidaan koota kokonaisia kappaleita.

Tätä lelumaista ideaa on tutkittu tiiviisti Massachusettsin Teknillisessä Instituutissa, legendaarisessa MIT:ssa, missä Bittien ja Atomien keskuksessa työskentelevien tutkijoiden Kenneth Cheungin ja Neil Gershenfeldin artikkeli aiheesta julkaistiin viime viikolla Science-lehdessä.

Kaksikon idea on käyttää paitsi toisiinsa kiinnittyviä rakennuspalasia, niin myös liittää ne toisiinsa erityisellä geometrialla, mitä käyttämällä tuloksena olevat kappaleet ovat 10 kertaa kestävämpiä kuin aiemmat samanmassaiset kevytrakenteet. Koska kappale koostuu osista, on sen kokoaminen ja purkaminen yhtä helppoa kuin Legoilla leikkiminen, minkä lisäksi mahdolliset vauriot voidaan korjata erittäin yksinkertaisesti: vain vauriokohdan kappaleet pitää vaihtaa uusiin.

Tekniikkaa voikin verrata suoraan biologisiin systeemeihin, missä paikalliset vauriot – haavat ja murtumat – korjaantuvat paikalle kasvavilla uusilla soluilla, paitsi että (ainakaan toistaiseksi) rakennuspalikat eivät pysty itse kasvamaan ja tulemaan paikoilleen. On helppo kuitenkin kuvitella korjausrobotti, joka tarkistaisi rakennetta itsekseen ja korjaisi sitä uusilla palasilla tarpeen mukaan.

Kuvassa olevat palaset ovat vielä suurikokoisia, mutta rakennuspalikat voisivat olla myös hyvin pieniä. Materiaaleina voidaan käyttää komposiittien ja metallien lisäksi muoveja sekä vaikkapa biologisia materiaaleja, kenties solujakin.

Niitä voidaan vaikkapa tulostaa 3D-tulostimella, ja palasista on mahdollista koota suurikokoisiakin kappaleita. Tämä tekee mahdolliseksi suuret säästöt rakentamisessa.

Käyttökohteissa vain mielikuvitus on rajana, mutta ensimmäisenä tekniikka tullee käyttöön kohteissa, missä kaivataan kevyitä ja kestäviä, helposti korjattavia rakenteita. Sellaisia ovat mm. ilmailu- ja avaruustekniikka sekä sillat.

Kyseessä ei ole jääkiekko, vaikka Kiekko-Laser on oululainen latkäjoukkue ja Tampereelta tuleva pumpattu kiekkoilija voisi olla Tapparan tai Ilveksen uusi salilla aikaansa viettänyt hyökkääjä. Tämä tarina kertoo sen sijaan Tampereen teknillisen yliopiston uutuudesta: tavasta saada galliumantimonidipohjaisesta laserista erittäin lyhyitä keski-infrapuna-alueella olevia valopulsseja.

Ei, asia ei kuullosta huimalta, mutta se on jälleen eräs arkea helpottava pieni edistysaskel tekniikassa. Sen ansiosta voidaan mm. havaita paremmin hyvin pieniä kaasupitoisuuksia vaikkapa hengitysilmasta ja tämän kaltaisilla lasereilla on lukuisia käyttökohteita esimerkiksi langattomassa optisessa tiedonsiirrossa, lääkeiteteellisessä mikrokirurgiassa sekä LIDAR-laitteistoissa, joilla voidaan kartoittaa laserin avulla kohteita pitkänkin etäisyyden päästä. Rakennustyömailla ja tutkimuksessa käytetään yhä enemmän ja enemmän LIDAR-laitteita.

Kyseessä on diplomi-insinööri Jonna Paajasteen väitöstyö, mikä keksittyi galliumantimonidi-nimisestä puolijohteesta (GaSb) tehtyjen johdepeilien kehittämiseen sekä laserien vahvistinpeileiksi että epälineaarisiksi peileiksi, joilla voidaan saada aikaan tarkasti kontrolloituja laserpulsseja. Työn osana kehitettiin hyvin korkeatehoisia ja laajasti säädeltäviä GaSb-kiekkolasereita, jotka ovat erityisen tärkeitä spektroskopisia sovelluksia ajatellen. Esimerkiksi kaasujen havaitseminen laserin avulla etäisyyden päästä perustuu spektroskopiaan, eli kohteesta takaisin heijastuvan valon allonpituuksien analysointiin.