NACRE IEP, ok. 2009

Doświadczalny bezzałogowy statek powietrzny. Polska.
Bezzałogowy samolot badawczy NACRE IEP w wersji z usterzeniem w kształcie litery T. (Źródło: ”MSP Marcin Szender”).

Nieustający wyścig pomiędzy dwoma gigantami lotniczymi: firmami Airbus i Boeing spowodował wzrost nakładów finansowych na programy badawcze związane z lotnictwem. Przemysł dostrzegł na nowo ogromne korzyści płynące z angażowania wyższych uczelni, ośrodków badawczych i zewnętrznych przedsiębiorstw w realizowane projekty.

W ramach szóstego programu ramowego Unii Europejskiej realizowany był projekt NACRE- Novel Aircraft Concept Research, (współfinansowany, m.in. przez firmy Airbus, Alenia, Dassault i Piaggio), który był jednym z tego typu przedsięwzięć. W ramach tego projektu opracowywano i sprawdzano nowe rozwiązania techniczne, które miały zostać wdrożone i użytkowane w samolotach pasażerskich przyszłości. Projekt został rozpoczęty 1.04.2005 r. W projekcie tym uczestniczyła także Polska.

Jednym z tematów realizowanych w ramach NACRE był projekt IEP- Innovative Evaluation Platform (mały samolot badawczy). Założeniem projektu była budowa bezzałogowego statku powietrznego, będącego pomniejszoną kopią samolotu pasażerskiego, który miał pełnić funkcję latającej platformy badawczej. IEP miał być podobny pod względem właściwości lotnych jak i geometrycznym (podobieństwo geometryczne, masowe i dynamiczne) do obecnie użytkowanych samolotów pasażerskich średniej wielkości. Dzięki zachowaniu skali podobieństwa, możliwe było odniesienie wyników prób w locie IEP, do rzeczywistych parametrów pełnowymiarowego samolotu.

Informacje, gromadzone zarówno podczas testów w tunelu aerodynamicznym, jak i w trakcie prób modelu w locie, miały być przeanalizowane pod kątem oceny ich przydatności w procesie projektowania samolotów pasażerskich przyszłości. Głównymi obszarami zainteresowań były: pomiar natężenia hałasu generowanego przez zaproponowany układ aerodynamiczny płatowca oraz pomiar charakterystyk dynamicznych tego układu.

Model miał być poddany również serii skomplikowanych testów, podczas których była przeprowadzona symulacja awaryjnych stanów lotu, takich jak np.: utrata jednej z powierzchni sterowych, usterka lub odcięcie jednego z silników, przekroczenie dopuszczalnej prędkości do lądowania itp. Wnioski z badań miały przyczynić się do podniesienia poziomu bezpieczeństwa i niezawodności samolotów pasażerskich.

Projekt koncepcyjny i strukturalny IEP opracowali specjaliści związani z wydziałem Mechanicznym Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej (MEiL PW). Kierownikiem projektu ze strony polskiej jest prof. Zdobysław Goraj. Kompozytowa struktura IEP zaprojektowana na wydziale MEiL PW została wykonana przez firmę MSP Marcin Szender.

Prace projektowe rozpoczęły się prawdopodobnie w 2007 r. Innovative Evaluation Platform od samego początku powstawał przy wykorzystaniu zintegrowanego sytemu CAD/ CAM/ CAE/ PDM Unigraphics NX4. Jest to samolot który w całości został zaprojektowany przy pomocy komputera z wykorzystaniem najnowszych zdobyczy techniki. Podczas budowy IEP wykorzystywane były frezarki i obrabiarki sterowane numerycznie.

Projekt wstępny 2D zakładał stworzenie kilku koncepcji aerodynamicznych płatowca, wśród których znalazły się konstrukcje mniej lub bardziej nieortodoksyjne, np.: o układzie kaczki czy konstrukcja posiadająca skrzydło o ujemnym skosie i usterzeniu typu H. Powstały 22 różne koncepcje samolotu. Tylko jedna z nich została zaakceptowana. Trójwymiarowa geometria IEP w wersji nr 15 stała się bazą do dalszych prac. W oparciu o tę bazę utworzono strukturę modelu, wszystkie wręgi, podłużnice, żebra, elementy pokrycia oraz zaplanowano rozmieszczenie wyposażenia pokładowego.

Jednym z głównych założeń projektu jest jego modułowość. IEP był zbudowany z komponentów, które w razie uszkodzenia lub potrzeby modyfikacji będą wymieniane. Takie rozwiązanie umożliwiało realizację wielu zadań przy pomocy tego samego modelu. Wymieniając chociażby tylko tylną część kadłuba i wstawiając zamiast zbiornika paliwa wagę aerodynamiczną, można wykorzystać jeden model do dwóch zadań: testów w locie i pomiarów w tunelu aerodynamicznym. Dodatkowo, zamiana płata lub usterzenia dawały szanse na zmodyfikowanie zarówno charakterystyk aerodynamicznych i dynamicznych płatowca. Możliwości były praktycznie nieograniczone.

IEP jako model bezzałogowy otrzymał wiele pomysłowych i niekonwencjonalnych rozwiązań. Jednym z ciekawszych jest składany w nosie kadłuba dodatkowy napęd elektryczny AEPU (Auxiliary Electric Power Unit). Umożliwiał on sprowadzenie maszyny bezpiecznie na ziemię w dwóch przypadkach: podczas awarii obu silników turbinowych oraz w sytuacji, gdy silniki są wyłączone, a w próbie mierzony jest poziom natężenia hałasu generowanego przez sam samolot. Aby podnieść bezpieczeństwo lotów zastosowano również spadochronowy system ratunkowy i podwojenie niektórych systemów sterowania. Z uwagi na znaczną masę samolotu, w razie awarii lub utraty kontroli nad IEP, system spadochronowy pozwalał sprowadzić samolot bezpiecznie na ziemię. W samolocie zastosowano dość nietypowe rozwiązanie, jakim była możliwość startu przy pomocy odczepianego wózka startowego.

Samolot otrzymał dwie konfiguracje, które można był zmieniać dzięki jego modułowej budowie:
- I konfiguracja- z usterzeniem w kształcie litery C i silnikami umieszczonymi na grzbiecie tylnej części kadłuba,
- II konfiguracja- z usterzeniem w kształcie litery T i silnikami umieszczonymi po bokach tylnej części kadłuba.

Na początku 2008 r. trwały prace nad realizacją struktury samolotu przez firmę MSP. Następnie samolot został poddany próbom wytrzymałościowym. Po przejściu pomyślnie wszystkich przewidzianych w projekcie testów, model trafił do tunelu aerodynamicznego w Instytucie Lotnictwa. Zostały tam przebadane obie konfiguracje samolotu. W IL przeprowadzone zostały również badania flatterowe.

Następnie na uniwersytecie w Stuttgarcie miał zostać przeprowadzony montaż i integracja wszystkich systemów pokładowych samolotu. Tak przygotowana maszyna miała być gotowa do zaplanowanych prób w locie, które miały być przeprowadzone w Polsce w drugiej połowie 2008 r. Brak informacji przebiegu prób w locie. W maju 2009 r. na lotnisku Bemowo przeprowadzono próby samolotu na holu za samochodem.

Konstrukcja.
Bezzałogowy statek powietrzny, dolnopłat o konstrukcji kompozytowej.
Skrzydła skośne.
Usterzenie w I konfiguracji w kształcie litery C. Usterzenie w II konfiguracja- w kształcie litery T.
Podwozie trójkołowe z kołem przednim, chowane w locie.

Napęd- 2 silniki turbinowe JETCAT 200 o ciągu ok. 200 N każdy.

Dane techniczne NACRE IEP (wg [1]):
Rozpiętość- 4,16 m, długość- 4,445 m, max średnica kadłuba- 0,46 m.
Masa startowa max- 100 kg.

Galeria

  • Samolot NACRE IEP w wersji z usterzeniem w kształcie litery T, widok z przodu. (Źródło: MSP Marcin Szender).
  • Samolot NACRE IEP w wersji z usterzeniem w kształcie litery C. Badania w tunelu aerodynamicznym w Instytucie Lotnictwa. (Źródło: MSP Marcin Szender).

Źródło:

[1] MSP Marcin Szender.
[2] Stefanek Ł. Marcin Szender M. „Latająca platforma badawcza”. Design News Polska.
[3] Goraj Z. „Zakład SiŚ oraz Centrum Kształcenia Konstruktorów Lotniczych, najważniejsze projekty badawcze”. Politechnika Warszawska, MEiL, ITLiMS, ZSiS. Warszawa 2009.
blog comments powered by Disqus