ZEM-3, początek lat 2000-nych (?)

Motolotnia. Polska.

Prototyp motolotni ZEM-3 został zbudowany prawdopodobnie na początku lat 2000-nych. Konstruktorem motolotni był dr. inż. Jerzy Wolf. Był to dalszy rozwój poprzednich konstrukcji ZEM-92 / ZEM-93 i ZEM-94 "Mozeta". Motolotnia otrzymała znaki rejestracyjne PL-WBZ.

Była to nowatorską konstrukcją w skali światowej. Odmienność jej założeń konstrukcyjnych w porównaniu do sprawdzonego układu klasycznego polegała na próbie zastosowania samolotowych urządzeń kontrolujących lot motolotni- drążka sterowego i orczyka. Sterowanie motolotnią w locie odbywało się za pomocą odchylania wózka w dwóch płaszczyznach przy pomocy sterownicy. Ruchy mające na celu wprowadzenie motolotni w dowolny stan lotu są całkowicie odmienne od ruchów stosowanych w kabinie samolotu. Zamiarem konstruktora była chęć zachowania nawyków pilotażowych pilotów samolotowych w lotach na tańszej tak w produkcji jak i w eksploatacji motolotni.

Jednak w trakcie kolejnych modernizacji motolotni zostały popełnione istotne błędy konstrukcyjne. Sterowanie   podłużne   realizowane   było   systemem   popychaczy   i   dźwigni przenoszących ruch drążka sterowego na kil skrzydła. Sterowanie poprzeczne
realizowane było poprzez synchroniczne nawijanie/odwijanie bocznych linek nośnych skrzydła na krążek połączony z drążkiem sterowym. Należy zwrócić uwagę, że jeżeli do sterowania podłużnego siła na elementach wykonawczych  (sterownicy) jest niewielka,  rzędu  kilku kilogramów,  to  do sterowania poprzecznego siły rosną, co najmniej o rząd wielkości - a przy zastosowaniu drążka sterowego jeszcze więcej!

Konstruktor   musiał   rozwiązać   dwa   kluczowe   problemy:   zamiana   punktu przyłożenia sił przenoszonych przez linki boczne w momencie odchylania wózka w płaszczyźnie pionowej (sterowanie podłużne) i duże siły poprzeczne na drążku. W    celu    zmniejszenia    sił    przy    sterowaniu    poprzecznym,    konstruktor eksperymentował   ze   zmianami   w   strukturze   skrzydła   wprowadzając   wiele elementów sprężystych mających zmniejszyć siły na drążku. Zmiany te nie odniosły, jak dowodzą późniejsze próby w locie, zamierzonych efektów.

Chcąc rozwiązać problem zmiany punktu przyłożenia sił od linek bocznych konstruktor   wprowadził   radykalną  zmianę   w   węźle   podwieszenia   wózka. W klasycznych układach węzeł posiada dwa stopnie swobody: obrót wokół osi poprzecznej i podłużnej. Konstruktor podwiesił wózek na przegubie Cardana z trzema stopniami swobody - dodając obrót wokół osi pionowej. W pierwszych próbach w locie, dała o sobie znać duża niestateczność kierunkowa takiego układu. Środek parcia przy opływach poprzecznych wypadał znacznie przed środkiem
ciężkości. W trakcie wcześniejszych (prawdopodobnie przeprowadzanych na początku lat 2000-nych) prób w locie motolotnia została rozbita, a pilot ciężko ranny.

Po paroletniej przerwie konstruktor przystąpił do nowych prób na odbudowanym
sprzęcie,   znacznie   zmodernizowanym.   Zmiana   polegała   ma   dodaniu   dużej
powierzchni stabilizującej kierunkowo wózek a umieszczoną za śmigłem napędu
pchającego. Próby na tym etapie obejmowały tylko kołowanie lub niewielkie podskoki na
długim pasie startowym. Stabilizację osi podłużnej wózka równoległej do osi skrzydła zapewniały, oprócz sił aerodynamicznych, dwa elementy konstrukcyjne: linki boczne i drążek przenoszący ruchy drążka sterowego na kil skrzydła. Dodatkowa powierzchnia ustateczniająca wózek miała tak dużą powierzchnię, że środek parcia sił aerodynamicznych wypadał tym razem daleko za środkiem ciężkości układu. Powodowało to powstanie dużego momentu odchylającego pogłębiającego zakręt.

Motolotnia ZEM-3 po tych modernizacjach, przy próbach kołowania lub podskokach w locie po prostej uległa uszkodzeniu.

W dniu 26.07.2004 r. Jerzy Wolf wystartował do lotu na motolotni ZEM-3. Start odbył się z pasa betonowego lotniska Modlin. Po oderwaniu i nabraniu wysokości około 30-40 m motolotnia znalazła się w głębokim lewym zakręcie. W efekcie tego manewru motolotnia w głębokim lewym ślizgu zderzyła się z ziemią. Sprzęt został całkowicie zniszczony, a ranny pilot zabrany został do szpitala, gdzie na skutek odniesionych obrażeń- zmarł.

Zdaniem Państwowej Komisji Badania Wypadków Lotniczych motolotnia ZEM-3 nie nadawała się do prób w locie z dwóch powodów: błędnej koncepcji układu aerodynamicznego oraz ewidentnych błędów konstrukcyjnych i wykonawczych.

Konstrukcja.
Dwumiejscowa motolotnia. System sterowania zdwojony na wzór samolotowego- drążki sterowe i pedały.
Skrzydło- miękkopłat z założenia samostateczny. Konstrukcja nośna duralowa wzmocniona linkami stalowymi. Pokrycie dakronowe. Profil płata ustalony żebrami. Końcówki aerosprężyste.  Górne linki antyflatterowe. Na przedłużeniu kila umieszczona na wysięgniku masa wyważająca.
Sterowanie podłużne systemem popychaczy z przeniesieniem sił na drążek pilota w    kabinie    wózka.    Sterowanie    poprzeczne- bocznymi    linkami    nośnymi nawijanymi/odwijanymi na krążku (umieszczonym w wózku) sztywno połączonym z drążkiem sterowym.
Skrzydło umocowane nad wózkiem na węźle głównym dopuszczającym znaczny obrót wokół osi pionowej.
Wózek- trójkołowy,   z  kierowanym   kołem   przednim   zaopatrzonym   w   nożny   hamulec bębnowy.  Zawieszenie  koła wahacz wleczony  z amortyzacją olejową.  Hamulec postojowy - dźwigniowy. Podwozie główne laminatowe - sprężyste. Konstrukcja nośna wózka spawana z rur stalowych. Laminatowa owiewka z dużą powierzchnią ustateczniającą kierunkowo za płaszczyzną śmigła. Kabina w całości zakryta oszkleniem ze szkła organicznego na stalowej ramie. Miejsca załogi w układzie tandem.

Wyposażenie- podstawowe przyrządy pilotażowe.

Silnik- rzędowy Rotax  503 o mocy 37 kW (50 KM). Śmigło drewniane, stałe, dwułopatowe, pchające.
Przeniesienie napędu na śmigło przekładnią zębatą.

Źródło:

[1] "Raport Końcowy. Wypadek nr: 176/04. Motolotnia ZEM-3, PL-WBZ 26 lipca 2004 r., lotnisko Modlin". Państwowa Komisja Badania Wypadków Lotniczych. Warszawa 2006.
blog comments powered by Disqus