16 października 2021


Etap III
W tym wypadku obiektem badań stał się zdalnie sterowany model samolotu naszego kolegi Bogdana Chachlowskiego. Pięknie latający akrobacyjny model w układzie delta lecz z dodatkowym usterzeniem poziomym i rozpiętości skrzydeł ok. 1 m był do naszej dyspozycji. Pierwszy etap eksperymentu. W modelu instalujemy „skrzydełko” (tak nazywaliśmy dodatkową powierzchnie sterującą), z osią obrotu parę centymetrów przed przewidywanym położeniem wypadkowej siły nośnej, przez nią wytwarzanej. skanuj0003-nr-3_sSkrzydełko, o powierzchni rzędu 12% powierzchni skrzydeł, wyważamy tak, aby jego środek masy był nieco za środkiem obrotu, cały model doważamy tak, żeby zachować wyjściowe położenia środka ciężkości, ostateczna kontrola i… w powietrze! Niby własności modelu nie powinny się zmienić ale … niepokój pozostaje. Model startuje, leci, lata i ląduje. Wynik eksperymentu ogłoszony przez Bogdana pilotującego model: Nic się nie zmieniło, model stateczny, sterowny, akrobacje kręci jak kręcił, zresztą sami widzieliście. No to następny etap. Wytwarzamy moment, a więc siłę. Model ulega drobnej modyfikacji. Na osi obrotu instalujemy rolkę o średnicy rzędu 2 cm. Po rolce otacza się przymocowana doń nitka przedłużona 50-60 cm odcinkiem gumy modelarskiej. Guma nawijana jest z drugiego końca na kołowrót (taka odmiana elekromechanizmu sterowanego radiem). Cały mechanizm pozwala wytworzyć moment w przybliżeniu stały, w zakresie wychyleń skrzydełka, i regulowany zdalnie od zera do wielkości odpowiadającej przyłożeniu siły równej 15% ciężaru modelu, w środku parcia sił aerodynamicznych, wytwarzanych przez skrzydełko. Emocje przed tą próbą zdecydowanie większe niż przed poprzednią. Start z momentem na osi skrzydełka równym zero, wznoszenie. Zwiększenie momentu i… nic. Model nadal lata tak samo jak uprzednio. No, niezupełnie.sila_skrzydlo_s Przy lądowaniu modelu ster wysokości nie jest wychylony do góry jak uprzednio (dla wytworzenia siły pionowej w dół), lecz wręcz nieco wychylony w dół. A więc? Sukces! Wszystkie siły do góry. Na przednim skrzydełku, gdyż jest to zdefiniowane naciągnięciem gumy, na skrzydłach, co wynika z definicji, no i na usterzeniu, co wynika z jego konfiguracji (zaklinowanie statecznika, wychylenia steru utrwalone po wylądowaniu gdy elektromechanizm pozostał w tym samym położeniu co przy przyziemieniu).
Co dalej? Następne eksperymenty, poparte już wielkościami liczbowymi i wykresami. Wszystko dzięki życzliwości profesora Aleksandra Olejnika i jego zespołu badawczego.

IMG_1755 IMG_1761 MVC-564F MVC-566F

Podczas badań w WAT. Zdjęcia modeli zawieszonych w przestrzeni pomiarowej tunelu aerodynamicznego

wyciag_sW tunelu aerodynamicznym Wojskowej Akademii Technicznej zostały przebadanych trzy modele o różnych konfiguracjach, najpierw „społecznie”, w ramach „czystej pasji badawczej”, a potem w ramach „grantu” finansowanego przez Ministerstwo Nauki. W ramach owej „pasji badawczej” badania były kontynuowane w tunelu aerodynamicznym Politechniki Warszawskiej. Najpierw badany był tam model odrzutowego samolotu Bielik wyposażony dodatkowo w skrzydełka, a potem dwa inne modele badawcze. rys7_sDla wynalazcy szokiem były wykresy, które wyszły z komputerów zintegrowanych ze swymi tunelami. Jedna sprawa to coś wymyślić, wyobrazić sobie jak to działa, a zupełnie co innego – zobaczyć tę kartkę wysuwającą się z drukarki. Kartkę, na której widać wykresy w całości potwierdzające to, co się sobie wyobrażało. Tam abstrakcja, tu rzeczywistość.
Co z owych wykresów wynika? rys8_sPrzede wszystkim to, co leży u podstaw pomysłu. Skrzydełko wytwarza żądaną siłę (oczywiście w rozsądnych granicach), przy braku wyraźnego, czy wręcz zauważalnego wpływu na wyjściową stateczność, o czym świadczy przebieg momentów pochylających dla różnych sił wytwarzanych przez „skrzydełko” na wykresie zależności tych momentów w funkcji kąta natarcia. Krzywe te są praktycznie równoległe do siebie i to w zakresie znacznie wybiegającym poza użyteczne kąty natarcia. rys9_sZ tych wykresów, a także z kontynuowanych równolegle badań paru zbudowanych modeli wynika również, że:
uzyskujemy znaczący przyrost siły nośnej;
skracamy rozbieg samolotu niewspółmiernie więcej, niż wynikałoby to z przyrostu siły nośnej;
stosunek siły nośnej do siły oporu samolotu, czyli tzw. doskonałość, niewiele się zmienia w praktycznych zastosowaniach;
samolot powinien się zdecydowanie łatwiej wyprowadzić z ewentualnego korkociągu;
zastosowanie „skrzydełka” powoduje, że samolot korzystniej reaguje na podmuchy, czyli w istotny sposób tłumi ich efekty.
Oczywiście nie ma róży bez kolców. Po pierwsze, problemem technicznym jest, aby szybko a nawet bezzwłocznie zmieniać ów stały, sterowalny moment (gdyż jest to warunek niezbędny aby system można było stosować nie tylko do wyrównoważenia, lecz również do sterowania). skanuj0003-nr-5_sDrugim bardzo poważnym problemem jest konkretne rozwiązanie techniczne tego wytwarzania stałej, lecz sterowalnej siły czy momentu. W skali modelu jest to wręcz banalne: wystarczy guma czy sprężyna o zmiennym naciągu, czy mechanizm magneto-dynamiczny, zrealizowany z pomocą przyjaciół z firmy ATM (dziękuję Tomku) w jednym z modeli. W skali rzeczywistego samolotu o masie nieraz bardzo wielu ton problem zdecydowanie przestaje już być banalnym. Jest to problem, lecz jednocześnie wyzwanie dla kolejnych wynalazców. Badanie, rozmyślanie, dyskusja, lecz w końcu trzeba pomysł uformalnić, czyli zgłosić do urzędu patentowego. Wybiegając w przyszłość: już po siedmiu latach uzyskujemy patent wystawiany na panów Edwarda Margańskiego i Włodzimierza Mysłowskiego.

Edward Margański