Slovenski študenti letalstva na tekmovanju DBF v ZDA

dbf_fuselage_pogled4.jpgNa tekmovanje v gradnji daljinsko vodenih brezpilotnih letal z imenom Konstruiraj/Izdelaj/Leti (Design/Build/Fly), ki je potekalo od 15. do 17. aprila 2011 v zvezni državi Arizona, ZDA, se je odpravila tudi ekipa slovenskih študentov letalstva s Fakultete za strojništvo, Univerze v Ljubljani in v konkurenci 82 ekip iz različnih univerz po svetu dosegla 14. mesto.

Ekipa slovenskih študentov letalstva s Fakultete za strojništvo, Univerze v Ljubljani se bo tekmovanja DBF udeležila tudi letos. Novo letalo pa je že v fazi razvoja.

 

dbf_imgp0842.jpgŠtudenti tretjega letnika in absolventi smeri Letalstvo na Fakulteti za strojništvo Univerze v Ljubljani pod mentorstvom izr. prof. dr. Tadeja Kosela in Jurija Sodje, so se oktobra 2010 prijavili na študentsko tekmovanje z naslovom Konstruiraj/Izdelaj/Leti (Design/Build/Fly - DBF) (spletna stran http://www.aiaadbf.org), ki ga vsako leto organizirata podjetji Cessna Aircraft Company in Raytheon Missile Systems s podporo Ameriškega inštituta za aeronavtiko in astronavtiko (AIAA – spletna stran http://www.aiaa.org/). Tekmovanje je potekalo od 15. do 17. aprila 2011 na letališču TIMPA (spletna stran http://timpa.org/) v mestu Tucson v zvezni državi Arizona, ZDA. Tovrstno tekmovanje je bilo že petnajsto po vrsti, poteka že od šolskega leta 1996/97. V šolskem letu 2010/11 je bilo prijavljenih 82 ekip, predvsem iz ameriških univerz, iz tujine pa poleg nas še ekipe iz Turčije, Italije, Velike Britanije, Arabskih Emiratov, Tajske, Kanade in Izraela. Naša ekipa se je imenovala Ekipa Edvarda Rusjana (Edvard Rusjan Sloveanian Team). Letalo pa smo poimenovali EDA2011. Uvrstili smo se na 14. mesto. S tem so študenti letalstva s Fakultete za strojništvo, ki so v ta projekt vložili veliko študijskega in prostega časa dokazali, da so v konstruiranju, izdelavi in letenju daljinsko vodenih brezpilotnih letal, ki morajo zadostiti kompleksnim tehničnim zahtevam, v svetovnem vrhu.

S tekmovanjem želijo organizatorji spodbuditi študente letalstva oziroma aeronavtike širom po svetu k praktičnemu delu, kjer študenti sami konstruirajo brezpilotno letalo na daljinsko vodenje (remote control - RC), ga izdelajo in z njim letijo. Tehnične zahteve so vsako leto drugačne, tako da je vsako leto treba zgraditi novo letalo. Nagrade za prve tri uvrščene ekipe so znašale 2500$, 1500$ in 1000$, prvih deset ekip pa je prejelo knjigo Aerospace Design Engineers Guide, ki jo je izdala AIAA.

Pogoj za prijavo ekipe na tekmovanje je, da so vsi člani ekipe redno vpisani študenti, razen pilota, in morajo biti člani združenja AIAA. Ena tretina članov ekipe mora biti iz nižjih letnikov. Pilot mora biti član združenja AMA (Academy of Model Aeronautics – spletna stran http://www.modelaircraft.org/) in je lahko tudi iz neakademskih krogov. Iz vsake fakultete se lahko prijavita največ dve ekipi.

dbf_flow_trajectories_2.jpgVsaka od prijavljenih ekip je morala do 1. marca 2011 oddati tehnično poročilo v katerem je opis zasnove letala, podani so aerodinamični in trdnostni preračuni, numerične simulacije leta letala, uporabljeni materiali in način gradnje ter na koncu tehnične risbe letala. Poročilo se ocenjuje in ocena prispeva k končnemu rezultatu.

Osnovne zahteve tekmovanja so, da mora letalo vzleteti samo s pomočjo lastnega elektro motorja. Dovoljena je uporaba več krtačnih ali brezkrtačnih motorjev in več propelerjev. Največji dovoljeni električni tok do motorja je omejen na 20 A z varovalko. Kot vir električnega napajanja so dovoljene samo NiCd ali NiMh baterije. RC sprejemnik in servo motorji morajo imeti svoje napajanje, ločeno od napajanja pogonskega motorja.Največja dovoljena masa baterij je 340 g in največja dovoljena vzletna masa letala 25 kg. Ekipa mora pred pričetkom tekmovanja predložiti fotografijo letala v letu.

dbf_vetrovnik_imgp0200.jpgVsako letalo je bilo najprej tehnično pregledano. Ustrezati je moralo varnostnim zahtevam. Vse ročice krmil so morale biti varovane proti odpetju, vijaki proti odvitju (Loctite), pregledana je bila struktura trupa in kril, preizkušena trdnost krila na obremenitev 2.5g, preverjeno pravilno odklanjanje krmil in preverjen položaj težišče letala. Za primer odpovedi so morali biti na RC sprejemniku nastavljeni varnostni (fail-safe) položaji krmil v primeru izgube radijske povezave med RC oddajnikom in sprejemnikom, to je pomenilo zaprt plin, krilca popolnoma v desno, višinsko krmilo popolnoma gor. Motor je moral biti zavarovan z 20 A varovalko, ki je preprečevala nezaželen zagon motorja in je morala biti odklopljena do vzleta in takoj po pristanku. Organizator zelo veliko pozornost namenja varnosti tekmovalcev in gledalcev.

dbf_imgp0832.jpgLanskoletne posebne tehnične zahteve so bile, da mora letalo nositi v trupu golf žogice. Število je bila stvar odločitve ekipe, morala pa je biti najmanj ena. Golf žogica ima maso 46 g in premer 43 mm. Ekipa se je na podlagi izračunov in razpoložljivega prostora odločila za 45 žogic. Poleg žogic je moralo biti letalo sposobno nositi tudi jekleno utež, katere dve dimenziji nista smeli biti manjši kot 76.2 mm in 101.6 mm. S tretjo dimenzijo pa se je določala masa uteži. Masa jeklene uteži je bila stvar odločitve ekipe, mi smo se odločili za maso 2050 g.

Letalo z vso opremo (letalo, baterije, orodje za sestavljanje letala) pa je moralo biti zloženo v »carry-on« kovčku (kovček, ki ga lahko vzamete s sabo v kabino potniškega letala) z največjimi zunanjimi merami 550 × 400 × 200 mm.

Tekmovanje je bilo poleg ocene tehničnega poročila sestavljeno iz treh nalog. Pred vsakim letom je bilo letalo zloženo vkovčku in nato ga je moral eden iz ekipe sestaviti. Najdaljši dovoljeni čas sestavljanja letala je bil 5 min.

dbf_061220101643.jpgV 1. nalogi je bilo potrebno leteti s praznim letalom čimvečje število šolskih krogov v štirih minutah. Zaradi tehničnih težav smo naredili samo en krog. V poziciji z vetrom je moralo letalo narediti zavoj za 360 stopinj v nasprotni smeri šolskega kroga. Dolžina šolskega kroga je bila v vsako stran od začetne linije 152 m, prelet te linije pa je označil sodnik z dvigom zastavice. Letalo je po pristanku moralo ostati na vzletno-pristajalni stezi.

V 2. nalogi je bilo potrebno leteti z jekleno utežjo,tri šolske kroge. Pred vsakim letom pa je bilo treba sestaviti letalo v manj kot 5 minutah.

V 3. nalogi je moralo letalo leteti z golf žogicami, mi smo se že v fazi zasnove letala odločili za 45 žogic. Leteti je moralo tri šolske kroge. Vse tri naloge smo uspešo opravili. Po vsakem uspešnem letu so letalo stehtali in uporabili njegovo masa za faktor RAC (angl. Rated Airplane Cost).

dbf_imgp0781.jpgNaša ekipa je zasnovala klasično letalo, ki se je skupaj z vsem potrebnim zložilo v »carry-on« kovček velikosti 550× 400 × 200 mm. Trup letala je izdelan iz kompozita v sendvič izvedbi ojačanega sslojem steklene tkanine 50g/m2 na zunanji strani, nato sledi sloj ogljikove tkanine, nato sloj airex pene in na notranji stani sloj aramidne tkanine. Krila so izdelana na klasičen način iz balzinih reberc prekritih z Oralight folijo. Glavni nosilec je iz ogljikovega kompozita (pasnica) s stojino iz balze. Letalo se sestavi iz 7 kosov. Krilo je narejeno iz treh delov, ki se sestavijo s pomočjo dveh bajonetov. Trup je sestavljen iz centralnega dela, kjer je prostor za tovor in krmilno vezje ter iz nosnega konusa, v katerem sta motor in krmilnik motorja. Rep je sestavljen iz dveh delov, iz karbonske palice v katero je integriran smerni rep (stabilizator) in višinskega stabilizatorja z višinskim krmilom. Letalo ima tudi dva krilna zaključka, ki pa se na tekmovanju nista uporabljala zaradi omejenega časa sestavljanja letala. Prazno letalo tehta 1230 g.

Letalo je lahko sestavljal samo en član ekipe in sicer Luka Kenk. Prav tako je bil pilot Luka Kenk in njegov pomočnik Bojan Verce. Zahteva lanskoletnega tekmovanja je bila, da se letalo za vzlet meče iz roke. Letalo je metal Dejan Roljič.

dbf_imgp0480.jpg

Za tehnično poročilo smo prejeli 86.50 točk, kar nas je uvrstilo na 33. mesto. Z letenjem smo zbrali 3.4 točke, kar nas je uvrstilo na 7. mesto. Po masi praznega letala RAC smo se uvrstili na 21. mesto. Končni rezultat tekmovanja se je izračunal na osnovi ocene tehničnega poročila in ocene letenja. Skupaj smo zbrali 176 točkin bili tako uvrščeni na 14. mesto od 82 tekmovalnih ekip, kar je odličen rezultat. Zmagala je ekipa iz Gorgia Tech univerze.

Tekmovanje je potekalo na letališču za daljinsko vodena letala TIMPA (Tucson International Modelplex Park Association), ki je zahodno od Tucsona.

Vreme je bilo vse dni jasno s temperaturami do 33°C, veter pa je bil občasen zaradi termičnih pojavov.

dbf_eda2011_1.jpg

Za izvedbo projekta so zaslužni naslednji študenti: Anita Rjavec, Rok Škrjanc, Marko Kavčnik, Luka Kenk, Rosana Kolar – vodja ekipe, Urška Železnik, Miha Križnar, Simon Kociper, Rok Perko, Tadej Trojner, Bojan Verce, Rok Laznik, Boštjan Redek, Gašper Šubic, Matej Cvetko, Žiga Hribar, Dejan Roljič in Maja Lovko ter somentor Jurij Sodja,ki so izdelali letaloin vse kar spada zraven ter organizirali celotno odpravo. K uspešni izvedbi projekta so pripomogli sponzorji s svojimi finančnimi in materialnimi prispevki: Javni sklad Republike Slovenije za razvoj kadrov in štipendije, RPS d.o.o. Ljubljana, Laboratorij za aeronavtiko na Fakulteti za strojništvo v Ljubljani, Kolegij dekana Fakultete za strojništvo v Ljubljani, Delta team d.o.o.Krško, Janez Let d.o.o. Ljubljana, Mibo Modeli d.o.o. Logatec, Mirnik d.o.o. Ljubljana ter Bernarda Kosel.

Dr. Tadej Kosel, mentor projekta

Viri:
Uradna stran tekmovanja DBF, http://www.aiaadbf.org/
TIMPA,
http://timpa.org/
AIAA,
http://www.aiaa.org//

dbf_imgp0492crop.jpgdbf_imgp0378.jpg
dbf_imgp0843.jpg

čŒlani ekipe: Anita Rjavec, Rok Škrjanc, Marko Kavčnik, Luka Kenk, Rosana Kolar, Urška Železnik, Miha Križnar, Simon Kociper, Rok Perko, Tadej Trojner, Bojan Verce, Rok Laznik, Boštjan Redek, Gašper Šubic, Matej Cvetko, Žiga Hribar, Dejan Roljič, Maja Lovko

Tehnični podatki EDA2011
 
Veličina Vrednost Enota
Razpetina kril 1470 mm
Dolžina letala 1140 mm
Višina letala 290 mm
Višina trupa 110 mm
Širina trupa 130 mm
Omočena površina letala 1.0 m2
Površina krila 0.294 m2
Masa krila 222 g
Masa trupa z repom (z vsemi sistemi) 673 g
Masa baterij 325 g
Vzletna masa brez tovora 1230 g
Masa golf žogic 2070 g
Masa uteži 2050 g
Vzletna masa z žogicami 3300 g
Vzletna masa z utežjo 3335 g
Največja krilna obremenitev 11.34 kg/m2