niedziela, 18 sierpień 2019 13:02

„Kermit” i dwie „Pchełki” albo jeszcze jeden głos w sprawie mikrosamolotu.

Napisane przez Michał Imiołek
Oceń ten artykuł
(2 głosów)
„Kermit” i dwie „Pchełki” albo jeszcze jeden głos w sprawie mikrosamolotu. Grafika: Michał Imiołek

Zazwyczaj miało to wyglądać tak: ... Calutka ulica wstała już do pracy, z wyjątkiem jednego, śpiącego gieroja… Gieroj się nie spieszy, bo wie że nie musi. Wyskakuje z łóżka, w chwili gdy sąsiedzi jadą już pociągiem albo stoją w korkach, sapiąc i złorzecząc. Gieroj jest spokojny, pałaszuje grzanki i popija kawę, kontemplując ciszę wymarłej dzielnicy, wylepionej srebrem bezchmurnego świtu.

Gieroj się nie spieszy, bo wie że nie musi, że ma dosyć czasu – zdąży przepić kawę wodą mineralną i poprawić krawat z logiem swojej firmy. Niekiedy leniwie otaksuje wzrokiem wskazówki zegara, drwiąco się uśmiechnie i enigmatycznie umknie do krainy myśli. O czym zwykle myśli, tego nie wiadomo, dzisiaj jednak duma o złotym „Rolls-Roysie”, który to jak co dzień zawitał dostojnie pod sąsiednią willę, by godzinę temu zabrać z niej osobę godną uważania. Teraz złoty „Rolls-Royce” złoci się w wściekłości na… czerwonym świetle!

Czas wszak ciągle płynie, jednak dla gieroja płynie on inaczej. Gieroj zna swój rozkład i swe możliwości. Gieroj ma przewagę nad skłębioną ciżbą, zabieganą niczym stado dzikich gęsi. Gieroj jest schludniutki, nie sapie, nie wzdycha, nie ocieka potem jak ci co pełzają po powierzchni globu. W stosownym momencie odchodzi od stołu, lecz wciąż się nie spieszy gdyż brudne naczynia płucze z namaszczeniem w połyskliwym zlewie. A gawiedź w pociągu lub na martwej szosie… Gieroj rytualnie ogarnia spojrzeniem wnętrze swego domku, opuszcza rolety i znika za drzwiami, które to prowadzą prosto do garażu. To właśnie w garażu tkwi jego przewaga: magiczny i lśniący, kształtny samolocik. Gieroj chłonie spokój, dumę i mrowienie jakie go ogarnia na myśl o przelocie na takiej łupince jak ta jego „Pchełka”. Wytacza samolot na przyciętą trawę dawnego ogródka, zasiada w kabinie, uruchamia napęd czerwonym guziczkiem i w przeciągu sekund wzlatuje nad płotem, potem nad dzielnicą i wreszcie nad schludnym, choć nieco sceptycznym nowinkom miasteczkiem…

W pracy jest tym pierwszym. Musi być tym pierwszym gdyż miły nam gieroj robi za portiera w srebrzystym gmaszysku, targającym chmury szklaną elewacją. Zwalnia ochroniarza z nocnego dyżuru i staje na bramce, wyczekując twarzy zmęczonych przyziemną, poranną tułaczką. Większość to sąsiedzi z miasteczka gieroja: suną tu falami, jak rzeczone gęsi, zwykle w większych grupach odzianych szarugą bezosobowości. Pośrodku pochodu – w kontrze do nicości – nadjeżdża nobliwie złocisty samochód, z którego wypływa dostojna szefowa, w posiwiałym futrze długim jak wieczory w syberyjskiej tajdze.

-Pan jak zawsze pierwszy, Panie Samolocik – odpowiada dama na suche „dzień dobry” portiera-gieroja.

-Drugim być nie sztuka – odpowiada gieroj z perlistym uśmiechem i zerka na parking gdzie kręci się szofer złotego „Rolls-Roysa”, klnący coś pod nosem, na widok stojącej obok auta „Pchełki”: wciąż jeszcze gorącej; spowitej strużkami parującej rosy…

TUTAJ EKRAN GAŚNIE.

Kończy się reklama, niknie mgiełka z rosy i świat z ludzkich marzeń. Było ich tak wiele, więc dobrze je znamy. Czy marzenia takie mogą być realne? A jeśli choć nieco to i w jakiej części? Nie chciałbym oceniać, bo to w gruncie rzeczy nie jest takie ważne. W tym artykuliku wolałbym się skupić na samych narzędziach, technicznie dostępnych niemal na skinienie, odległych niestety ze względów formalnych (co jest zrozumiałe) a także mentalnych (co już mocno dziwi i trąci zaściankiem lub asekuranctwem czy też najzwyklejszą, ludzką indolencją skrywaną za nimbem branżowej pozycji)…

pchełka

pchełka

Lecz przejdźmy do sedna: do istoty rzeczy. Zdarza się tak często, że pewne tematy dojrzewają długo, niekiedy latami. Przełom – lub czasami wyrwanie z letargu – następuje nagle, za sprawą olśnienia, postępu techniki, zmiany priorytetów. Jak też często bywa dopięcie pomysłu następuje wówczas gdy wpadnie nam w ręce KLUCZOWE OGNIWO, spajające w całość pierwotną ideę (czyli kwestię tego co mamy „w szufladzie”), stanowiącą zresztą fundament działania… W mojej skromnej drodze – związanej z budową WIELOZADANIOWEGO SAMOLOTU BEZZAŁOGOWEGO I-014 „Kermit”, jaką to prowadzę samotnie od kilku już lat – rozwijał się z czasem i pomysł poboczny, chociaż dosyć ważki. Pomysł ten polegał mianowicie na tym by, w oparciu o foremniki oraz oprzyrządowanie sporządzone na potrzeby budowy „Kermita”, wykonać JEDNOOSOBOWY SAMOLOCIK ZAŁOGOWY, wytworzony – tak jak i „praojciec” – w pełni z kompozytów. Zwarzywszy jednak na ograniczenia związane z gabarytami „Kermita” (czy też foremników przeznaczonych do jego „produkcji”) siłą rzeczy musiałby to być samolot niewielki, bo zbliżony rozmiarami i masą do takich płatowców jak słynne „Cri-Cri” Michela Colombana czy – powstała niestety w jednym egzemplarzu – „Kasia” inż. Margańskiego. Aczkolwiek samoloty takie są dość urokliwe, ktoś mógłby powiedzieć, że nawet „fikuśne”, w praktycznym użyciu posiadają jednak zasadniczą wadę, tj. stosunkowo dużą prędkość minimalną, w naturalny sposób związaną z niewielkim rozmiarem ich powierzchni nośnych. Ta sama bolączka miała zatem trapić i moją konstrukcję, co oznacza, że tego rodzaju płatowiec nie byłby specjalnie bezpieczny dla „świeżych” pilotów, wymagałby także względnie dużych lotnisk. Cóż, w pewnym momencie pogodziłem się nawet z tym faktem, traktując jednak ów wytwór rozumu jako pewien przejaw technologicznej pomysłowości (wykorzystanie istniejących foremników oraz oprzyrządowania, brane zresztą pod uwagę jeszcze przed ich sporządzeniem), nie zaś jako rzecz, za którą kiedyś na poważnie pragnąłbym się „zabrać”… Lecz to się zmieniło – i to dosyć nagle – przynajmniej w zakresie idei płatowca! Winnym jest po części wspomniany powyżej (i wszystkim nam znany) Pan Edward Margański. Otóż Pan Margański, w artykule jaki to ukazał się niedawno w rodzimym periodyku lotniczym (SP), przedstawił nie tylko koncepcję swego samolotu (futurystycznego następcy AN-2), ale i przypomniał o pewnym sędziwym, francuskim projekcie (Breguet 940) oraz nowoczesnym samolocie z USA (X-57 Maxwell), którego idea bazuje w zasadniczym stopniu na idei tego wcześniejszego…

pchełka

Dobrze, ale o co tu konkretnie chodzi i co na to „Kermit”?

Odpowiem poniżej, zgodnie z chronologią, skupiając się na samolocie francuskim, amerykańskim i w końcu na moim, skromnym latadełku (w dwóch zresztą odmianach, ujętych na razie w uproszczonych szkicach)…    

Zacznę od Bregueta 940. Cechą tej konstrukcji jest nie tylko bogata mechanizacja skrzydeł (klapy dwuszczelinowe), ale – co w tym najważniejsze – takie rozmieszczenie napędów aby koła opisane okręgami śmigieł pokrywały niemal całą rozpiętość płata samolotu. Jak łatwo odgadnąć „sztuczny” opływ wytworzony przez strumienie zaśmigłowe przyczyni się do powstania na nim siły nośnej, i to nawet w warunkach postoju (wymuszonym np. użyciem hamulców), w trakcie ruchu zaś ten dodatkowy przyrost wyporu zsumuje się z wyporem powstałym klasycznie, tj. z wyporem wywołanym ruchem całego płatowca względem mas powietrza. Na tym więc polegał wynalazek Louisa Bregueta, zaś skutkiem owego odkrycia była krótka seria samolotów Krótkiego Startu i Lądowania (STOL), testowanych zarówno we Francji jak i w USA…

pchełka

pchełka

Temat jednak przycichł, na dalsze pół wieku i odżył niedawno, zapewne za sprawą rozwoju techniki (napęd elektryczny), pod egidą NASA. To właśnie amerykańska Narodowa Agencja Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej pracuje obecnie nad demonstratorem samolotu elektrycznego X-57 Maxwell, posiadającym – podobnie jak Breguet 940 – napędy rozmieszczone równomiernie wzdłuż krawędzi natarcia każdego ze skrzydeł (po sześć na jedno skrzydło) oraz dodatkowo dwa większe silniki zainstalowane na samych końcówkach, spełniające rolę pociągową w warunkach przelotu i redukujące opór indukowany płata (przez korzystny wpływ strumieni zaśmigłowych na wiry powietrza wywołane zachodzącym na końcówkach skrzydeł wyrównaniem ciśnień). Co ciekawe te dwanaście mniejszych napędów w zamyśle konstruktorów używanych ma być jedynie w sytuacji gdy konieczne będzie uzyskanie małej prędkości minimalnej płatowca (np. przy starcie), toteż po osiągnięciu przez samolot prędkości odpowiednio dużej (np. jej przelotowej wartości) silniki zostaną unieruchomione, zaś ich pięciołopatowe śmigła złożą się wzdłuż osi podłużnych gondoli, generując minimalny opór… Korzyści z użycia „śmigiełek” są imponujące. Dowiedziono tego badając samolot na różnych (także planowanych) etapach rozwoju, przy czym bazą całego projektu jest produkowany seryjnie Tecnam P2006T, modyfikowany stopniowo zgodnie z przyjętymi fazami prowadzonych badań (od etapu Mod I do etapu Mod IV). W celach porównawczych najlepiej będzie zestawić ze sobą samoloty z etapów Mod II oraz Mod IV, gdyż oba te płatowce posiadają co prawda taką samą masę (ok. 1361 [kg]), lecz odmienne płaty o różnej powierzchni. Samolot z etapu Mod II wyposażony jest w seryjny płat samolotu Tecnam P2006T. Różnica między oryginałem polega jednak na tym, że dwa silniki spalinowe, umieszczone w klasycznych gondolach skrzydłowych, zastąpiono dwoma silnikami elektrycznymi – zmiany w konstrukcji płatowca oraz w geometrii są więc minimalne, czego jednak nie można powiedzieć o samolocie z etapu Mod IV. Samolot z etapu Mod IV wyposażony jest bowiem w zupełnie nowy płat, o większym wydłużeniu, z napędami rozmieszczonymi tak jak to wyłożyłem wcześniej, lecz (co znamienne!) jest to płat o relatywnie bardzo niedużej powierzchni, bo aż o 2,37 krotnie mniejszej niż powierzchnia skrzydeł w płatowcu bazowym. Mimo tak znacznej różnicy powierzchni obydwa samoloty cechuje taka sama wartość prędkości minimalnej (ok. 30 [m/s] tj. 108 [km/h]), wynikająca w dużym stopniu z użycia „śmigiełek”, przy czym samolot z etapu Mod IV jest ekonomiczniejszy gdyż (dla warunków przelotowych) może on pokonać 2,9 [km] z jednej kilowatogodziny (2,9 [km/KWh]), podczas gdy dla samolotu z etapu Mod II wartość ta wynosi 2,2 [km/KWh]. Wiadomo: mniejsze skrzydło – mniejszy opór!

pchełka

Teraz o „Kermicie”, a raczej o „Pchełce” gdyż tak ma się wabić MIKROSAMOLOCIK, który to być może narodzi się kiedyś z genów protoplasty… Jak się prezentuje – widać na rysunku. To dwukadłubowiec, z gondolą pilota na środkowym skrzydle (centropłat), z płatem o dość znacznym wydłużeniu (powyżej 15) oraz z trójkołowym, „wygodnym” podwoziem. Jak łatwo zauważyć bliźniacze kadłuby, centropłat, oba skrzydła, usterzenia pionowe, goleń podwozia głównego a także winglety sporządzić można w oparciu o oprzyrządowanie, które wykonałem budując „Kermita” – to naprawdę wielkie ułatwienie i redukcja kosztów… Wzdłuż długości płata znajdują się elektryczne silniki, z dwułopatowymi „stałymi” śmigłami, przy czym – w pierwotnym zamyśle – ich łopaty nie będą składane. Zdecydowałem się również silniki te umieścić tak aby tarcze śmigieł zachodziły częściowo na siebie, stąd też niektóre z silników wysunięte są bardziej do przodu. Niewykluczone, że rozwiązanie takie sprawi, iż opływany strumieniami zaśmigłowymi płat okaże się bardziej wydajny, gdyż mniej będzie na nim stref „martwych”. Oczywiście rzecz ta wymaga zbadania, względnie optymalizacji, gdyż wzajemne zawirowania pracujących śmigieł mogą okazać się bardziej szkodliwe niż niepewne zyski. Z wiedzy ogólnej o śmigłach wiemy jednak, że średnica strumienia zaśmigłowego maleje stopniowo za śmigłem (poniżej średnicy jego tarczy), zaś z nauki o śmigłowcach można się dowiedzieć, iż wzajemne, niewielkie zacieniowanie wirników, stosowane w niektórych układach tychże aerodyn, tylko w minimalnym stopniu wpływa na ich sprawność… Jeśli chodzi o dwa silniki ulokowane na rozpiętości centropłata to ich wysunięcie do przodu dyktowane jest inną przesłanką, związaną z bezpieczeństwem pilota w przypadku urwania łopaty, któregoś ze śmigieł: łopata takowa, stanowiąc ostry, rozpędzony przedmiot, w razie kolizji z gondolą nie porazi wrażliwej kabiny pilota, ale jej wzmocnioną burtę. Odnoście kierunku obrotów śmigieł to na pewno należałoby dążyć do tego aby poszczególne pary śmigieł obracały się przeciwnie względem płaszczyzny symetrii płatowca (wzajemna niwelacja momentów oporowych i żyroskopowych, symetryczny opływ samolotu, tak ważny dla jego układu), niewykluczone jednak, że – w przypadku śmigieł częściowo się pokrywających – korzystne aerodynamicznie byłoby zastosowanie tutaj obrotów przeciwnych (śmigło lewobieżne/śmigło prawobieżne), naturalnie pod warunkiem, że głębsza analiza dowiedzie zasadności tego rozwiązania…

Na pierwszy rzut oka pewne wątpliwości budzić może troska o zachowanie właściwego opływu usterzenia poziomego, wynikająca z pokaźnych (w skali całego płatowca) rozmiarów gondoli pilota. Aby ograniczyć szkodliwy wpływ potencjalnych zaburzeń w opływie gondola ukształtowana jest jednak w ten sposób, że jej tylny kształt przechodzi płynnie w aerodynamiczne przekroje trójkątne o coraz to mniejszej powierzchni, ponadto samo usterzenie wyróżnia się dużym wydłużeniem i sporą powierzchnią (20% pola powierzchni płata), a zatem zaburzenie przepływu powietrza na jego fragmencie nie powinno być zbytnio dotkliwe. W projekcie wstępnym założyłem przy tym, że usterzenie poziome będzie USTERZENIEM PŁYTOWYM, co zmniejsza pracochłonność jego wykonania, niewykluczone jednak, że konieczne będzie zastosowanie USTERZENIA KLASYCZNEGO (tj. usterzenia ze sterem), na wypadek gdyby pilot miał trudności z zachowaniem stabilnego lotu (patrz przypadek pierwszych wersji: „Kasi” lub „Iskierki”).

Ważnym udogodnieniem prezentowanego projektu jest fakt, że pilot ulokowany został na poziomej współrzędnej środka ciężkości płatowca (SC), przez co zmiana jego ciężaru nie wpływa na zmianę poziomego wyważenia naszego samolotu. Uzyskanie wymaganego położenia SC na cięciwie skrzydła następuje dzięki odpowiedniemu rozłożeniu poszczególnych mas samolociku, w szczególności zaś akumulatorów zasilających trójfazowe silniki, które to (akumulatory) ulokowane zostaną w dziobowych komorach kadłubów. Przewidywana, sumaryczna masa akumulatorów samolotu w WERSJI ELEKTRYCZNEJ to 30 [kg] (po 15 [kg] na kadłub). W przypadku gdyby zdecydować się na napęd „mieszany” (WERSJA HYBRYDOWA) ilość akumulatorów byłaby zmniejszona, gdyż wówczas pełniłyby one rolę buforową, dla dwóch SPALINOWYCH GENERATORÓW PRĄDOTWÓRCZYCH umiejscowionych w spłaszczonej, dziobowej części każdego z kadłubów, a więc tam gdzie „obecnie” znajduje się spalinowy silnik samolotu bezzałogowego I-014 „Kermit”. Zastosowanie dwóch generatorów powiększa niezawodność „Pchełki”, na wypadek gdyby jeden z nich odmówił współpracy. Dodać również wypada, że wraz z zachodzącym w locie ubytkiem paliwa poziome położenie SC płatowca nie ulegnie zmianie gdyż zbiornik paliwowy (ew. zbiorniki) – podobnie jak pilot – ulokowany jest na poziomej współrzędnej SC samolotu (może to być np. zbiornik/zbiorniki zaczerpnięty wprost z samolotu „Kermit”)…

Dla ułatwienia transportu czy też na potrzeby magazynowania samolocik „Pchełka” jest demontowalny, przy czym demontaż ten możliwy jest w różnym zakresie, w najprostszej zaś formie ogranicza się on do odjęcia dwóch zewnętrznych skrzydeł. Szerokość tak zdemontowanego samolotu jest nieco mniejsza od 3 [m], a zatem mieści się w zakresie dopuszczalnych przepisów drogowych (dla pojazdów o szerokości 2,55 [m]). W innych przypadkach konieczne byłoby dodatkowe odjęcie kadłubów, poprzedzone demontażem usterzenia poziomego.

Płat samolotu „Pchełka” na całej swej długości wyposażony jest w klapy, przy czym (tak jak i w „Kermicie”) są to klapy zwykłe – proste i przewidywalne w praktycznej realizacji, chociaż jak wiadomo niezbyt efektywne. Teoretycznie możliwe byłoby zastosowanie klap szczelinowych – owocujących większym przyrostem współczynnika siły nośnej (Cz) – przy czym należałoby zawczasu dopracować aerodynamicznie kształt potencjalnej szczeliny i wykonać oddzielny foremnik (ściślej zaś dwa foremniki: górny oraz dolny). W praktycznych poczynaniach rozwiązanie to nie wydaje się jednak zbyt uzasadnione, z uwagi na koszty oraz pracochłonność… Należałoby jeszcze dodać, ze klapy skrzydłowe – oprócz ich konwencjonalnej funkcji wyporowej – spełniać by mogły również rolę znanych nam z szybownictwa klap prędkościowych (po ich wychyleniu w górę), stosowanych np. w warunkach przelotu. Rozwiązanie to zastosowane było także w prezentowanej wyżej „Kasi” projektu inż. Margańskiego…

Ale skoro mowa o Panu Margańskim to w tym miejscu raz jeszcze chciałbym wrócić do koncepcji Jego samolotu (mowa o futurystycznym następcy AN-2). Zagadnienie dotyczyć będzie sterowności poprzecznej płatowca. Na wstępie wyjaśnię, że samolot ten (podobnie jak Breguet 940, X-57 Maxwell czy – goniąca peleton – „Pchełka”) cechować ma się omówionym tu obszernie „układem wielośmigiełkowym”. Inżynier Margański nie planuje stosowania lotek, gdyż poprzeczną sterowność płatowca zapewnić ma niesymetryczna zmiana ciągów napędów skrzydłowych. Jest to zrozumiałe – nie tylko z uwagi na zmianę samej siły ciągu – co też ze względu na fakt, że skrzydło opływane strumieniami zaśmigłowymi o mniejszej prędkości generować będzie mniejszą siłę nośną, niż skrzydło sąsiednie, „opływane szybciej”: operowanie różną prędkością opływu na każdym ze skrzydeł skutkuje zatem efektem podobnym do użycia lotek, ich brak zaś upraszcza konstrukcję układów sterowania płatowca… Niewykluczone zatem, że rozwiązanie to można by zastosować i w „Pchełce”. W tym miejscu rodzi się jednak dość ważka wątpliwość: a co w sytuacji gdy w locie „padnie” elektryka? Wszak samolot z miejsca będzie niesterowany nie mówiąc już o tym, że poprzecznie jest on niestateczny! Otóż samolot Pana Margańskiego wyposażony ma być także w przerywacze. Nie znam szczegółów projektu, ale zapewne jest tak, że oprócz zamysłu poprawienia sterowności poprzecznej przy małej prędkości (np. jak w RWD 9) służyć mają one także w warunkach awarii... Dobrze, ale jak rozwiązać owe zagadnienie w „Pchełce”, tak aby wykonać rzecz możliwie prosto? Pojawiają się tu różne możliwości: klapo-lotki na skrzydłach zewnętrznych czy lotki „szczątkowe” (wzorowane na tych z Bf 108 A „Tajfun”), względnie przerywacze… A także… WZNIOS PŁATA, na tyle wydatny by samolot poprzecznie był samostateczny! Wydaje się, że to właśnie wznios płata byłby rozwiązaniem możliwie najprostszym, szczególnie dla „Pchełki” gdzie wystarczy unieść w górę końcówki jej skrzydeł zewnętrznych by uzyskać znane z modelarstwa „uszy” (dokonać tego można poprzez umiejętne przeprojektowanie „kadłubowych” bagnetów łączących).

Teraz trochu liczb, także pod postacią DANYCH SAMOLOTU…

Siłą rzeczy nie będzie ich wiele gdyż na obecne potrzeby nie prowadziłem szczegółowych obliczeń, lecz rachunki zgrubne, ograniczyłem się przy tym głównie do analizy masowej, koniecznej nie tylko do wykreślenia „ogólnej” geometrii naszego latadełka, lecz także do ustalenia położenia podwozia i do wyznaczenia prędkości minimalnej (VMIN). Pragnę również wyraźnie podkreślić, że to właśnie możliwie niewielką wartość VMIN uznałem za wiodące kryterium projektu!

Zacznijmy od MASY. Wydaje się realne, że pusty samolot (bez akumulatorów oraz bez pilota) ważyłby 110 [kg]. Oznacza to, że MASA CAŁKOWITA „Pchełki” dla przypadku pilota „średniego” (85 [kg]) oraz 30 [kg] akumulatorów wyniesie 225 [kg]. Znając przy tym powierzchnię nośną skrzydeł S = 4 [m2] oraz maksymalną wartość współczynnika siły nośnej płata skończonego CzMAX = 1,53 (mniejszy od CzMAX profilu!), czyniąc przy tym pewne założenia, wyznaczyć możemy PRĘDKOŚĆ MINIMALNĄ BEZ MECHANIZACJI (VMIN), z prościutkiej formuły:

pchełka

gdzie:

Q – ciężar całkowity samolotu (tj. masa · przyspieszenie ziemskie). Dla „Pchełki”: Q = 225 · 9,81 = 2207,25 [N];

ρ – gęstość (ciężar właściwy) metra sześciennego powietrza. Przy ziemi ρ = 1,225 [kg/m3]                                   

Podstawiając do wzoru znane nam wartości otrzymamy:

VMIN = 24,27 [m/s] = 87,37 [km/h]

Taką zatem prędkość minimalną osiągnąłby samolot bez wpływu „śmigiełek” i lecący przy niewychylonych klapach. Dosyć sporo: szczególnie zaś dla tych co to pragną latać możliwie powoli, niekiedy zaś nisko…

Rozpatrzmy teraz kolejny przypadek tzn. warunki dla maksymalnie wychylonych klap, pomijając w dalszym ciągu tak „zbawienny” dla „Pchełki” wpływ od jej napędów… Załóżmy, że w pełni wychylone klapy zaowocują przyrostem współczynnika Cz płata rzędu 0,4 (sumarycznie więc: CzMAX_KL = 1,53 + 0,4 = 1,93). Niektórym wydawać może się to mało (nawet jak na klapy zwykłe), pamiętajmy jednak, że „Pchełka” jest latadełkiem niedużym, o krótkiej cięciwie, do tego niespecjalnie prędkim, przez co operować będzie w dość niskim przedziale liczb Re – stąd też wolę przyjąć nawet zaniżoną wartość przyrostu Cz niż się potem srogo rozczarować. Dla takich założeń PRĘDKOŚĆ MINIMALNA Z KLAPAMI (VMIN_KL), wyznaczona podobnie jak wcześniej, wyniesie:

VMIN_KL = 21,6 [m/s] = 77,76 [km/h]

Chcąc choć zgrubnie (i możliwie prosto) oszacować wpływ strumieni zaśmigłowych naszych ośmiu napędów, na tym wstępnym przecież etapie projektu, posłużę się „pewną analogią” z samolotem X-57 Maxwell. Zanim jednak przejdę do szczegółów wypada tu jeszcze powiedzieć, że oprócz omówionych przeze mnie odmian owego płatowca (Mod II i Mod IV) istotne w tym miejscu będzie przedstawienie samolotu z etapu Mod III. Samolot ten od samolotu z etapu ostatniego (Mod IV) różni się mianowicie tym, że zamiast dwunastu małych śmigiełek oraz napędzających je silników posiada jedynie same ich gondole, powstał zaś po to by uzyskać dane porównawcze oraz by przebadać „same” nowe skrzydła, wyposażone już jednak w dwa duże napędy (umiejscowione jak wiemy na końcówkach płata). Ponieważ istotne dla naszych obecnych rozważań będą dane samolotu X-57 Maxwell z etapów Mod III i Mod IV, toteż od razu wyjaśnię, że oba te płatowce posiadają taką samą masę całkowitą (ok. 1361 [kg]) oraz identyczne płaty (S = 6,19 m2), różnią się natomiast wartościami prędkości minimalnej, która dla Mod III wynosi ok. VMIN_MOD_III = 38 [m/s], zaś dla samolotu Mod IV ok. VMIN_MOD_IV = 30 [m/s]. Różnica ta wynika naturalnie stąd, że samolot z etapu Mod III nie posiada małych napędów, zmniejszających prędkość minimalną płatowca. Korzystając zaprezentowanych danych (upublicznionych zresztą przez NASA) pozwoliłem sobie wyznaczyć CzMAX obydwu samolotów, co zresztą nie było specjalnie uciążliwe, gdyż ograniczało się do przekształcenia podanej wyżej zależności do następującej formy:

pchełka

Wyniki, które otrzymałem prezentują się następująco:

CzMAX_MOD_III = 2,44; CzMAX_MOD_IV =3,91

O ile CzMAX samolotu z etapu Mod IV (a więc samolotu wyposażonego dodatkowo w małe napędy), aczkolwiek pokaźny, nie jest raczej zaskoczeniem, gdyż można było oczekiwać, że będzie on znaczny, to zastanowienia wymaga duża wartość współczynnika siły nośnej płatowca z etapu Mod III. Tak znaczna wartość CzMAX_MOD_III (o ile nie jest pochodną niewłaściwych danych, względnie celowego wprowadzania w błąd) wynika być może z następujących czynników:

-duże wydłużenie płata (ok. 15);

-obydwie podane powyżej wartości (niemal na 100%) dotyczą samolotu z opuszczonymi klapami (pochodzą wszak ze zbiorczego zestawienia, w którym zaprezentowano podobne dane dla samolotu z etapu Mod I, czyli dla seryjnego Tecnama P2006T, w konfiguracji do lądowania);

-klapy rozciągają się na całej rozpiętości płata;

-korzystny wpływ napędów ulokowanych na końcówkach skrzydeł, zmniejszający negatywny wpływ wirów indukowanych na rozkład Cz (nie zapominajmy, że w locie poziomym z prędkością VMIN, obydwa silniki pracują, generując siłę ciągu równą sile oporu płatowca, nie mówimy zatem o locie szybowym);

-brak klasycznych gondoli silnikowych, szkodliwych aerodynamicznie;

-opracowanie specjalnego profilu oraz wierne odwzorowanie jego geometrii.

Wypada tu jeszcze zaznaczyć, że CzMAX samolotu Tecnam P2006T z wychylonymi klapami wynosi zaledwie: 1,66!

Tak czy inaczej – kończąc rozważania dotyczące płatowca X-57 Maxwell (pomimo trapiących nas tu wątpliwości) – nietrudno jest dowieść, że przyrost CzMAX pomiędzy samolotem z etapu Mod III a tym z etapu Mod IV wynosi ok. 60 % (2,44/3,91 · 100 %).

Uzbrojeni w ową informację powróćmy do „Pchełki”. Załóżmy przy tym, że w przypadku naszego samolotu, który przecież powstanie w co nieco skromniejszych warunkach, ma swoje słabostki, i zapewne nie będzie aż tak doskonale zoptymalizowany, analogiczny przyrost wyniesie np. 35 % – jest to oczywiście założenie dość intuicyjne, nie poparte żadnymi szczegółowymi analizami, przyjmijmy jednak, że będzie ono możliwe do spełnienia bez jakiś szczególnych wysiłków. W sytuacji takiej, dla przypadku wychylonych klap, maksymalny współczynnik siły nośnej wzrośnie do: CzMAX_KL_ŚM = 1,93 · 1,35 = 2,6. Wówczas to PRĘDKOŚĆ MINIMALNA płatowca powinna wynosić:

VMIN_KL_ŚM = 18,61 [m/s] = 67,02 [km/h]

Jak widać prędkość ta jest o ponad 20 [km] mniejsza od prędkości samolotu bez mechanizacji (87,37 [km/h]), przy czym – co zrozumiałe – tak otrzymany wynik nie przedstawia sobą żadnej wartości dowodowej, służyć ma jedynie wstępnej orientacji.

Czy „Pchełka” mogłaby być lepsza? Możliwe, że tak! To już pewnie kwestia szeregu dokładnych obliczeń oraz potencjalnych optymalizacji… Niewykluczone jest także i to, że „Pchełka” mogłaby być inna! Analizując omówiony tu obszernie układ samolotu przyszło mi mianowicie na myśl, że do znanego nam już płata można by dołączyć drugi, dolny płat, przy czym byłby to płat ukształtowany i ulokowany odmiennie od tego pierwszego. Wydaje mi się również, że mógłby to być (przynajmniej dla „Pchełki”) płat o mniejszej cięciwie, zaś ze względu na swój kształt – siłą rzeczy – pozbawiony też mechanizacji.

Tak oto zrodziła się koncepcja niejako nowego samolotu, pod postacią INNOWACYJNEGO (być może?) DWUPŁATA, który pozwoliłem sobie nazwać „Pchełka +”.

„Pchełka +” właściwie jest PÓŁTORAPŁATEM, tak jak były nimi sławetne onegdaj, pierwszo-wojenne Nieuporty, lecz – jak to widać z rysunku – jej płat dolny uformowany został odmiennie aniżeli w dawnych samolotach, gdyż na całej niemal rozpiętości posiada on kształt falisty, wytyczony przez promienie nieznacznie większe od promieni śmigieł a także przez odcinki proste. Do tego, śmigła te nie znajdują się przed krawędzią natarcia, lecz nad noskową partią profilu i w niewielkiej od niego odległości, zaś ich położenie przypomina to stosowane przy napędach otunelowanych. Istotą tego pomysłu (stosowanego dotychczas, o ile mi wiadomo, niejako w szczątkowym ujęciu, bo w eksperymentalnych, dwusilnikowych jednopłatach) jest spotęgowanie prędkości opływu na górnej powierzchni skrzydeł, skutkujące (w zamierzeniu) wzrostem siły nośnej płata, dodatkową zaś zaletą: częściowe otunelowanie śmigieł. Ponadto niektóre elementy łączące płat górny z dolnym (mowa o tych znajdujących się na końcach skrzydeł) pełnić mogą rolę podobną do roli płyt brzegowych, lub – po innym ich uformowaniu – wingletów dla dolnego płata.

„Pchełka” w tym ujęciu różni się od samolotu bazowego również i tym, że posiada usterzenie poziome o większej powierzchni (wynika to z większej powierzchni nośnej naszego dwupłata), dłuższą goleń koła przedniego oraz niżej zamocowaną kompozytową goleń podwozia głównego, co z kolei dyktowane jest chęcią zwiększenia odstępu między płatem dolnym a powierzchnią pola wzlotów, szczególnie istotnym dla warunków tuż po przyziemieniu (skok amortyzacji), zwłaszcza wtedy gdy na lotnisku znajdują się jakieś nierówności. W „Pchełce +” zrezygnowałem także z koncepcji „naprzemiennego” ulokowania śmigieł, co w tym przypadku ma wynikać stąd, że po ustaleniu optymalnego położenia śmigła względem cięciwy płata dolnego, będzie ono identyczne dla wszystkich napędów. Naturalnie – również na drodze badawczej – należałoby ustalić najkorzystniejsze wzajemne położenie obydwu płatów, względnie ich proporcje, tak aby zminimalizować wady typowe dla tego układu.

pchełka

Michał Imiołek

UWAGA!

OSOBY ZAINTERESOWANE SZERZEJ PROTOPLASTĄ „PCHEŁKI” – BEZZAŁOGOWYM SAMOLOTEM I-014 „KERMIT” – MOGĄ ZNALEŹĆ WIĘCEJ INFORMACJI NA STRONIE INTERNETOWEJ AUTORA

Kuźnica Techniki Aeronautycznej i Kompozytowej „DRACO”

POD PONIŻSZYM LINKIEM:

https://sites.google.com/view/kuznica-draco

ISTNIEJE TEŻ MOŻLIWOŚĆ WSPARCIA PROWADZONYCH DZIAŁAŃ, ZA POŚREDNICTWEM PLATFORMY CROWDFUNDUNGOWEJ Zrzutka.pl:

https://zrzutka.pl/samolot-bezzalogowy-i-014-kermit-zbiorka-na-dokonczenie-samotnej-budowy

Autor publikacji: Michał Imiołek

Czytany 894 razy

Artykuły powiązane

Redakcja poleca

Sie 18, 2019
Zazwyczaj miało to wyglądać tak: ... Calutka ulica wstała już do ...
Sie 14, 2019
Miejscowość Czarna Góra i położone na jej terenie wzniesienie ...
Sie 11, 2019
W dniu 11 sierpnia 1994 roku o godz. 13.17 miało miejsce ...
Sie 08, 2019
W ostatni weekend sierpnia 2021 roku odbędą się w Radomiu kolejne ...
Lip 06, 2019
Aspirant sztabowy Radosław Szukała, na co dzień kierownik Ogniwa ...
Lip 10, 2019
10 lipca 2019 r. odbył się premierowy pokaz samolotu solarnego ...
Lip 10, 2019
115 lat temu urodził się pułkownik pilot Zdzisław Krasnodębski, ...
Lip 04, 2019
Portal Polska-zbrojna.pl opublikował rozmowę z ministrem obrony ...
Kwi 12, 2019
Zespół Flaris opublikował kolejny film z lotów testowych Flarisa. Tym ...

Najczęściej czytane

Sie 26, 2019
Dowódca, w stopniu Majora, Francisco (Paco) Marín Núñez, pilot ...
Sie 22, 2019
Do dialogu technicznego w sprawie średnich samolotów transportowych ...
Sie 21, 2019
14 września w 23. Bazie Lotnictwa Taktycznego odbędzie się Piknik ...
Sie 19, 2019
Od dziś piloci F-16 z 32 Bazy Lotnictwa Taktycznego pełnią dyżur ...
Sie 18, 2019
Poważny wypadek samolotu pasażerskiego pod Moskwą, czy raczej „cud w ...
Lip 22, 2019
Z lecącego na wysokości 4000 metrów samolotu transportowego C-17 ...
Lip 18, 2019
17 lipca Ryanair ogłosił partnerstwo z polskim ośrodkiem szkolenia ...
Lip 15, 2019
Sam jest niewidoczny dla radarów, a jego sensory pozwalają pilotowi ...
Lip 11, 2019
Do końca wakacji Aeroklub Polski czeka od Was na zdjęcia samolotu ...
Lip 11, 2019
Narodowe Centrum Badań i Rozwoju zapowiedziało, że w połowie lipca ...
Kwi 26, 2019
Aeroklub Lubelski i Kagero Publishing Sp. z o.o. serdecznie ...
Kwi 25, 2019
Uczestnicy wydarzenia będą mieli okazję wysłuchać prelekcji na temat ...

Nasze wywiady

Lis 28, 2018
Był październik 1980 roku, kiedy dyrekcja zakładów PZL Świdnik ...
Paź 14, 2018
Za nami już 9. edycja słynnej Nocy w Instytucie Lotnictwa. Ponieważ w ...
Wrz 06, 2018
Małgorzata Nowotnik i Marian Nowotnik to lotnicze małżeństwo, które ...
Lip 16, 2018
Jako patron medialny Air Show w Radomiu mamy zaszczyt pokazać, jako ...
Kwi 23, 2018
Postanowiliśmy to sprawdzić składając wizytę z symulatorze Boeinga ...
Lut 04, 2018
Wczoraj w Hotelu Aiport Okęcie odbyła się impreza Open Day Cumulusy ...
Paź 11, 2017
Siedemnastoletnia Maja Kuczyńska w krótkim czasie zachwyciła świat ...
Wrz 12, 2017
W sobotę 9 września ekipa portalu Aviation24.pl odwiedziła urocze ...
Wrz 05, 2017
W imieniu firmy Eurofighter Jagdflugzeug GmbH i jej firm ...

Kalendarium Wikipedii

Dzisiaj jest: 14 Października 2019    |    Wydarzyło się: 1905 - Założono Międzynarodową Federację Lotniczą (FAI). 1947 – Amerykanin Chuck Yeager na samolocie Bell X-1 jako pierwszy przekroczył barierę dźwięku. 1949 – Dokonano oblotu amerykańskiego samolotu transportowego Fairchild C-123 Provider. 1962 – Kryzys kubański: amerykański samolot szpiegowski Lockheed U-2 wykonał zdjęcia radzieckich baz rakietowych na Kubie. 1964 - Dokonano oblotu amerykańskiego ciężkiego śmigłowca transportowego Sikorsky CH-53E Super Stallion. 1965 - Dokonano oblotu amerykańskiego samolotu pasażerskiego Cessna 421. 1976 – Wystrzelono załogowy statek kosmiczny Sojuz 23. 1983 – Radziecka sonda Wenera 16 weszła na orbitę Wenus. 1930 – Zmarł Eberhard Mohnicke, niemiecki pilot wojskowy, as myśliwski (ur. 1898). 1944 - Zmarł Paweł Babajlow, radziecki pilot wojskowy, as myśliwski (ur. 1919).

Lotnicza książka

Wrz 05, 2019
Tak pisze o swojej książce autor, Stanisław Śmist" - "Prawdy, mity i ...
Sie 09, 2019
Wspólny cel, współzawodnictwo i duże zaplecze finansowe - to kluczowe ...
Cze 22, 2019
Tylko dwunastu ludzi stąpało po powierzchni Księżyca. Jest ich wśród ...
Gru 27, 2018
Zbliża się koniec roku w którym obchodzimy 100-rocznicę Odzyskania ...
Lis 14, 2018
Muzeum Sił Powietrznych w Dęblinie zaprasza na oblot książki pt. ...
Lis 03, 2018
Wiedza o tym, że zaatakowana 1 września 1939 roku Rzeczpospolita ...
Sie 22, 2018
Pasjonująca historia polskich pilotów, których odwaga i męstwo ...
Cze 08, 2018
Książka, która zdaniem Mariusza Szczygła warta jest złamania siódmego ...

Nasze Video

Sie 25, 2019
Równo rok temu mieliśmy przyjemność uczestniczyć w treningach oraz ...
Maj 19, 2019
W ramach Nocy Muzeów, 100-lecia Eskadry Kościuszkowskiej, 90-lecia ...
Gru 16, 2018
Lotniczy Dom Kultury Skocznia Warszawa w ramach projektu "Niebo bez ...
Sie 15, 2018
Dzisiaj na warszawskim niebie zobaczyliśmy: śmigłowce Mi-2 , ...
Mar 23, 2018
Dzisiaj dokładnie o godzinie 8:55 czasu lokalnego na warszawskim ...
Maj 17, 2017
Od jutra rusza sprzedaż biletów na musical "Piloci", a już dziś ...
Top