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 različnih univerz po svetu dosegla odlično 7. mesto.
S tekmovanjem želijo organizatorji spodbuditi študente letalstva oziroma aeronavtike širom po svetu k praktičnemu delu, kjer študenti sami konstruirajo brezpilotno letalo na daljinsko vodenje (remote control - RC), ga izdelajo in z njim letijo. Tehnične zahteve so vsako leto drugačne, tako da je vsako leto treba zgraditi novo letalo. Nagrade za prve tri uvrščene 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 člani ekipe redno vpisani študenti, razen pilota, in morajo biti člani združenja AIAA. Ena tretjina članov ekipe mora biti iz nižjih letnikov. Pilot mora biti član 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 tehnično poročilo v katerem je opis zasnove letala, podani so aerodinamični in trdnostni preračuni, numerične simulacije leta letala, uporabljeni materiali in način gradnje in na koncu tehnične risbe letala. Poročilo se ocenjuje in ocena prispeva k končnemu rezultatu.
Osnovne zahteve tekmovanja so, da mora letalo vzleteti samo s pomočjo lastnega elektro motorja. Dovoljena je uporaba več krtačnih ali brezkrtačnih motorjev in več propelerjev. Največji dovoljeni električni tok do motorja je omejen na 40 A z varovalko. Kot vir električnega napajanja so dovoljene samo NiCd ali NiMh baterije. RC sprejemnik in servo motorji morajo imeti svoje napajanje, ločeno od pogonskega motorja. Največja dovoljena masa baterij je 1.8 kg in največja vzletna masa letala 25 kg. Ekipa mora pred pričetkom tekmovanja predložiti fotografijo letala v letu.
Vsako letalo je bilo najprej tehnično pregledano. Ustrezati je moralo varnostnim zahtevam. Vse ročice 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 težišče 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 izvlečena. S tem ukrepom se prepreči, da bi letalo odletelo stran iz območja letališča ampak strmoglavi nad mestom, kjer se zgubi RC povezava. Motor je moral biti zavarovan z varovalko, ki je preprečevala 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 tehnične 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 odvreči. 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 največjimi zunanjimi merami 609 x 609 x 1219 mm vsaka. Tekmovanje je bilo poleg ocene tehničnega poročila sestavljeno iz štirih nalog: sestavljanja ali 0. naloga, 1. naloge, 2. naloge in 3. naloge. Pri sestavljanju se je meril čas sestavljanja letala z montažo vseh kosov tovora in tehtala se je škatla z vso vsebino (RAC). S tem je bil določen faktor kompleksnosti sistema (SCF), ki je predstavljal število točk za nalogo sestavljanja. V 1. nalogi je bilo potrebno leteti s praznim rezervoarjem za vodo dva šolska kroga, pri tem pa se je meril čas 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 začetne linije 152 m, prelet te linije pa je označil 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 označenem kvadratu velikosti 3 x 3 m odvreči zunanjo raketo na krilu, ki je gledalo proti sodniški ekipi oziroma publiki. S tem je bilo letalo prečno nesimetrično obteženo, kar je povzročalo tekmovalcem največ težav. Po naslednjem krogu je moralo letalo odvreči zunanjo raketo na nasprotni strani, tako da je bilo spet prečno simetrično obremenjeno in tako naprej. Poleg tega se je v tej nalogi upošteval tudi čas montaže raket na letalo.
Konstruiranje letala ni bilo lahko delo. Glede na vse zahteve in naloge je bilo potrebno najti čimboljšo 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 računalniški paket SolidWorks. Trup letala in škatla sta izdelana iz kompozita ojačanega z visokonosilno ogljikovo tkanino Textrem, stene škatle pa so sendvič konstrukcija z jedrom iz Styrodura. Krila so izdelana iz balse in prevlečena 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 časom letenja 1:26 min, 2. nalogo prav tako, letalo se je odlepilo točno na razdalji 30 m pri rahlem bočnem vetru, kar kaže na natančno zasnovo letala za to nalogo. Pri tretji nalogi pa smo imeli težave v drugem krogu pri nesimetrični obremenitvi (dve raketi na levi in ena raketa na desni) in bočnem vetru z leve (cca. 3-5 vozlov). Oba vpliva sta imela za posledico močno 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 tehnično poročilo smo prejeli 85 točk, kar nas je uvrstilo na 21. mesto. Z letenjem smo zbrali 48.5 točk, kar nas je uvrstilo na 5. mesto. Končni rezultat tekmovanja se je izračunal na osnovi ocene tehničnega poročila in ocene letenja. Skupaj smo bili tako uvrščeni na 7. mesto od 54 tekmovalnih ekip, kar je zelo dober rezultat. 3. naloga je bila tako zahtevna, tudi zaradi bočnega vetra, da so jo uspešno opravile samo tri ekipe. Zmagala je ekipa iz Oklahoma State University, Team Black.
Tekmovanje je potekalo na vzletišču za daljinsko vodena brezpilotna letala TIMPA, ki se nahaja poleg narodnega parka Saguaro, ki je znan po velikih kaktusih. Vzletišče ima asfaltirano vzletno-pristajalno stezo velikosti 230 x 20 m. Ekipe so imele na voljo prostor v šotoru za pripravo svojih letal. Tehnični 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 večino časa bočno 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 čokič‡, Matej Pušnik, Matic Vrečko, 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 finančnimi 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/
Vzletišče 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
Aškerčeva 6
SI-1000 Ljubljana
Slovenija
Elektronski naslov: