Na tekmovanje v gradnji daljinsko vodenih brezpilotnih letal z imenom Zasnuj/Izdelaj/Poleti (Design/Build/Fly), ki je potekalo od 17. do 19. aprila letos v zvezni državi Arizoni, ZDA, se je odpravila tudi ekipa slovenskih študentov letalstva s Fakultete za strojništvo, Univerze v Ljubljani in v konkurenci 54 ekip iz različnih univerz po svetu dosegla odlično 7. mesto.

 Študenti tretjega letnika in absolventi smeri Letalstvo na Fakulteti za strojništvo Univerze v Ljubljani pod mentorstvom doc.dr. Tadeja Kosela in somentorstvom asistenta Dejana Nožaka, so se oktobra 2008 prijavili na študentsko tekmovanje z naslovom Zasnuj/Izdelaj/Poleti (Design/Build/Fly - DBF) (spletna stran 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). Tekmovanje je potekalo od 17. do 19. aprila 2009 na vzletišču za daljinsko vodena brezpilotna letala TIMPA (Tucson International Modelplex Park Association) v bližini mesta Tucson v zvezni državi Arizoni, ZDA. Tovrstno tekmovanje je bilo že trinajsto po vrsti, poteka že od šolskega leta 1996/97. V šolskem letu 2008/09 je bilo prijavljenih 54 ekip, predvsem iz ameriških univerz, iz tujine pa poleg nas še Izraelci, Turki, Angleži in Kolumbijci. Naša ekipa se je imenovala Ekipa Edvarda Rusjana (Edvard Rusjan Sloveanian Team). Letalo pa smo poimenovali EDA100. Uvrstili smo se na 7. 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 tretjina članov ekipe mora biti iz nižjih letnikov. Pilot mora biti član združenja AMA (Academy of Model Aeronautics) in je lahko tudi iz neakademskih krogov. Iz vsake fakultete se lahko prijavita največ dve ekipi.

Vsaka od prijavljenih ekip je morala do 3. marca 2009 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 in 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 40 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 pogonskega motorja. Največja dovoljena masa baterij je 1.8 kg in največja vzletna masa letala 25 kg. Ekipa mora pred pričetkom tekmovanja predložiti fotografijo letala v letu.

Vsako letalo je bilo najprej tehnično pregledano. Ustrezati je moralo varnostnim zahtevam. Vse ročice krmil so morale biti varovane proti odpetju, pregledana je bila struktura trupa in kril, preizkušena trdnost krila na približno obremenitev 2.5g, preverjeno pravilno odklanjanje krmil in preverjeno 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, višinsko krmilo popolnoma navzgor, smerno krmilo in krilca popolnoma v desno, zakrilca polno izvlečena. S tem ukrepom se prepreči, da bi letalo odletelo stran iz območja letališča ampak strmoglavi nad mestom, kjer se zgubi RC povezava. Motor je moral biti zavarovan z 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.



Letošnje posebne tehnične zahteve so bile, da mora letalo nositi pod trupom prazen oz. poln rezervoar z vodo (prazen 0.52 kg, poln 4.81 kg) in pod krili štiri rakete Estes Patriot v merilu 1:10, vsaka z maso 681g. Vseh pet kosov tovora je letalo moralo biti sposobno odvreči. V ta namen je bilo potrebno razviti mehanizem za odpenjanje. Letalo z vso opremo (letalo, tovor, baterije, RC oddajnik) pa je moralo biti zloženo v največ dveh škatlah z največjimi zunanjimi merami 609 x 609 x 1219 mm vsaka. Tekmovanje je bilo poleg ocene tehničnega poročila sestavljeno iz štirih nalog: sestavljanja ali 0. naloga, 1. naloge, 2. naloge in 3. naloge. Pri sestavljanju se je meril čas sestavljanja letala z montažo vseh kosov tovora in tehtala se je škatla z vso vsebino (RAC). S tem je bil določen faktor kompleksnosti sistema (SCF), ki je predstavljal število točk za nalogo sestavljanja. V 1. nalogi je bilo potrebno leteti s praznim rezervoarjem za vodo dva šolska kroga, pri tem pa se je meril čas letenja teh dveh krogov. Letalo je moralo pri vseh nalogah vzleteti na razdalji 30 m. V poziciji z vetrom je moralo 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 brez vidnih poškodb. V 2. nalogi je bilo potrebno leteti s polnim vodnim rezervoarjem štiri šolske kroge. V 3. nalogi je moralo letalo leteti s štirimi raketami in brez vodnega rezervoarja. Leteti je moralo štiri šolske kroge in po vsakem krogu pristati. Po prvem pristanku je moralo v posebno označenem kvadratu velikosti 3 x 3 m odvreči zunanjo raketo na krilu, ki je gledalo proti sodniški ekipi oziroma publiki. S tem je bilo letalo prečno nesimetrično obteženo, kar je povzročalo tekmovalcem največ težav. Po naslednjem krogu je moralo letalo odvreči zunanjo raketo na nasprotni strani, tako da je bilo spet prečno simetrično obremenjeno in tako naprej. Poleg tega se je v tej nalogi upošteval tudi čas montaže raket na letalo.

Konstruiranje letala ni bilo lahko delo. Glede na vse zahteve in naloge je bilo potrebno najti čimboljšo rešitev. Naša ekipa je zasnovala ramenokrilno letalo z V-repom, ki se je skupaj z vsemi kosi tovora zložilo v škatlo velikosti 600 x 370 x 1200 mm. Za konstruiranje letala smo uporabili računalniški paket SolidWorks. Trup letala in škatla sta izdelana iz kompozita ojačanega z visokonosilno ogljikovo tkanino Textrem, stene škatle pa so sendvič konstrukcija z jedrom iz Styrodura. Krila so izdelana iz balse in prevlečena z Oracover folijo; glavni nosilec je iz ogljikovega kompozita (rovinga). Rep je povezan s trupom s cevjo iz ogljikovega kompozita. Letalo se razstavi na pet delov: centralni del s trupom, podvozjem in osnovo repa, dve polovici krila in dve polovici repa. Teža letala s tovorom, baterijami, RC oddajnikom in škatlo (RAC) znaša 16.8 kg, letalo pa je ekipa treh študentov sestavila v 26.7 s. 1. nalogo smo opravili brez težav s časom letenja 1:26 min, 2. nalogo prav tako, letalo se je odlepilo točno na razdalji 30 m pri rahlem bočnem vetru, kar kaže na natančno zasnovo letala za to nalogo. Pri tretji nalogi pa smo imeli težave v drugem krogu pri nesimetrični obremenitvi (dve raketi na levi in ena raketa na desni) in bočnem vetru z leve (cca. 3-5 vozlov). Oba vpliva sta imela za posledico močno zavijanje letala v levo v fazi zaleta, ki ga ni bilo moč odpraviti s smernim krmilom in nosnim kolesom. To je bil razlog za neuspešno izvedeno 3. nalogo. Zaradi velikega števila ekip pa naloge nismo mogli ponavljati v bolj ugodnih pogojih.



Za tehnično poročilo smo prejeli 85 točk,  kar nas je uvrstilo na 21. mesto. Z letenjem smo zbrali 48.5 točk, kar nas je uvrstilo na 5. mesto. Končni rezultat tekmovanja se je izračunal na osnovi ocene tehničnega poročila in ocene letenja. Skupaj smo bili tako uvrščeni na 7. mesto od 54 tekmovalnih ekip, kar je zelo dober rezultat. 3. naloga je bila tako zahtevna, tudi zaradi bočnega vetra, da so jo uspešno opravile samo tri ekipe. Zmagala je ekipa iz Oklahoma State University, Team Black.

Tekmovanje je potekalo na vzletišču za daljinsko vodena brezpilotna letala TIMPA, ki se nahaja poleg narodnega parka Saguaro, ki je znan po velikih kaktusih. Vzletišče ima asfaltirano vzletno-pristajalno stezo velikosti 230 x 20 m. Ekipe so imele na voljo prostor v šotoru za pripravo svojih letal. Tehnični pregledi in sestavljanja letal je potekalo pod nadstreškom med šotorom in vzletno-pristajalno stezo. V šotoru je bilo živahno, vsaka ekipa je imela svojo mizo, kjer je imela prostor za pripravo letala na let in popravila. Vse tri dni je bilo vreme lepo z jasnim nebom in brez vetra s temperaturami od 7 do 31°C. Preko dneva je pihal le veter kot posledica termike, le ta pa je pihal večino časa bočno na stezo s hitrostjo od 3-5 vozlov.



Za izvedbo projekta so zaslužni študenti: Aleš Štupica, Anže Merhar, Blaž Bajc, Blaž Cizerle, čŒrt Sambolec, Dejan Kastelic, Gašper Šubic, Gregor Bizilj, Gregor Verko, Jaro Koritnik, Jošt Laznik, Lin Regali, Luka Kenk, Maja čokič‡, Matej Pušnik, Matic Vrečko, Primož Grkman, Primož Prhavc in Atina Lazič‡, ki so izdelali letalo, škatlo, mehanizme in 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, SPS d.o.o. Kamnik (Oxeon), 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 (Yamaha), Mantua modeli d.o.o. Ljubljana, Miha Holc, LRP d.o.o., Aerodrom Ljubljana d.d., STAL d.o.o. STA Ljubljana, Intereuropa d.d. Ljubljana (UPS), Vzajemna zdravstvena zavarovalnica Ljubljana, Študentska organizacija Univerze v Ljubljani (ŠOU) in Študentska organizacija Fakultete za strojništvo (ŠOFS). Posebna zahvala gre študentu Blažu Bajcu, ki je bil pobudnik projekta in asistentu Dejanu Nožaku, ki je študente neomajno spodbujal in jih usmerjal na pravo pot.

Dr. Tadej Kosel, mentor projekta

Fotogalerija

Viri:
Uradna stran tekmovanja DBF, http://www.aiaadbf.org/
Vzletišče za brezpilotna letala na daljinsko vodenje, http://www.timpa.org/

Dodatne informacije:

Doc.dr. Tadej Kosel, univ.dipl.inž.
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za strojništvo
Laboratorij za aeronavtiko
Aškerčeva 6
SI-1000 Ljubljana
Slovenija

Elektronski naslov: Ta e-poštni naslov je zaščiten proti smetenju. Potrebujete Javascript za pogled.