Z-70, 1970

Lotnia doświadczalna. Polska.
Lotnia Z-70 na specjalnym samochodzie do badań prowadzonych w 1970 r. (Źródło: Skrzydlata Polska nr nn/1977).

Zainteresowanie Jerzego Wolfa ideą powszechnie dostępnego, swobodnego lotu zrodziło się najpewniej wraz z informacjami o dokonaniach pionierów światowego lotniarstwa, którzy w latach 1960- tych odkrywali nową dziedzinę, wykorzystując dla sportu wynalazek Francisa Rogallo pochodzący rodem z techniki kosmicznej.

Najbardziej wtedy popularny i najchętniej rozwijany przez entuzjastów- konstruktorów układ lotni powstał na podstawie koncepcji Francisa Rogallo i jest znany pod nazwą "Standard Rogallo". Lotnie tego typu posiadały szkielet konstrukcyjny, w którego skład wchodziło pięć głównych elementów: 2 krawędzie natarcia tworzące kąt ok. 80°, dźwigar, kil i sterownica- wszystko w postaci rur lub prętów usztywnionych linkami. Do szkieletu konstrukcyjnego  przymocowywano pokrycie skrzydła- początkowo foliowe, później z tkanin stabilizowanych- głównie dakronowych. Układ taki o ostrym kącie dziobowym i wybrzuszeniach pokrycia, które tworzyły się pod wpływem działania sił aerodynamicznych stanowił istotę wynalazku Rogallo.

Jerzy Wolf po przeanalizowaniu koncepcji Rogallo zaprojektował i lotnię Z-70- miękkopłat o odmiennej konfiguracji, którego założenia projektowe eliminowały wady układu Rogallo. Uznał, że kluczowym parametrem dla podniesienia doskonałości projektowanej lotni jest zwiększenie wydłużenia, natomiast dla poprawy bezpieczeństwa należy pozbyć się naturalnej tendencji pokrycia do trzepotania.

Lotnia Z-70 zbudowana została w Instytucie Lotnictwa w Warszawie w 1970 r. Stała się ona pierwowzorem późniejszych miękkopłatów. Badania konstrukcji odbyły się na bocznych pasach lotniska Okęcie w Warszawie przy użyciu specjalnego pojazdu, zbudowanego na podwoziu samochodu ciężarowego Star 20. Próby prowadzono do złamania skrzydła, które nastąpiło przy przeciążeniu 6,75g. Pojazd pomiarowy wyposażono między innymi w wagę aerodynamiczną i dynamometry umożliwiające pomiary sił i wyznaczanie biegunowych. Badania te zapoczątkowały prace i rozwój sprężystego skrzydła Wolfa.

Swoje rozwiązanie tak przedstawił w 1970 r. w opisie patentowym pod tytułem: "Skrzydło o napiętej obwodowo sprężystej powłoce":

"(…) Dotychczas znane skrzydła elastyczne składają się z dwóch trójkątnych powłok zamontowanych bez napięcia wstępnego dwoma krawędziami do trzech połączonych poprzecznym dźwigarem belek, schodzących się w jednym punkcie na przodzie skrzydła. Wadami tych skrzydeł są: małe wydłużenie, nadmierne skręcenie, niska doskonałość aerodynamiczna, skłonność luźnej powłoki do marszczenia się i trzepotania przy małych kątach natarcia.  Celem wynalazku jest usunięcie dotychczasowych niedogodności oraz umożliwienie zbudowania bardziej lekkiego, a jednocześnie bardziej wytrzymałego i doskonalszego aerodynamicznie skrzydła.

Cel ten osiągnięto przez opracowanie nowej struktury nośnej, która tworzy szkielet o kształcie sześcianu, ośmiościanu lub wrzecionowatego wielościanu. (…) Napiętą obwodowo powłokę, połączono ze szkieletem w czterech punktach w ten sposób, że stanowi ona dwa trójkątne boki wielościanu.(…)

W odmianie skrzydła zastosowano dwuścienną powłokę wypełnioną powietrzem lub lekkim gazem o niskim ciśnieniu umożliwiającą uzyskanie profilu o zmiennej grubości.

Skrzydło według wynalazku jest samostateczne poprzecznie na skutek niskiego położenia środka ciężkości w stosunku do środka sił aerodynamicznych, jak również stateczne kierunkowo szczególnie dzięki zastosowaniu statecznika rozpiętego bezpośrednio na jego konstrukcji oraz może być stateczne podłużnie przez zastosowanie odpowiedniego profilu centralnego względnie skosu i skręcania płata. Skrzydło w porównaniu do miękkopłatów typu „Rogallo” posiada większą doskonałość aerodynamiczną i może pracować przy mniejszych kątach natarcia bez łopotania powłoki. Ponadto może posiadać mniejsze niż dotychczasowe miękkopłaty wybrzuszenie i skręcenie profilu, a także większe wydłużenie rzędu 5- 10. Dalszą poważną zaletą skrzydła według wynalazku jest stosunkowo duży, nieosiągalny w innych skrzydłach o podobnym wydłużeniu i ciężarze jednostkowym współczynnik niszczący wyrażający stosunek obciążenia niszczącego do ciężaru własnego.(…)”.

Opis patentowy nr 71138 został opublikowany 05.10.1974 r.

Jerzy Wolf pragnął wyeliminować naturalne ograniczenia i wady klasycznego układu lotni. Ograniczenia związane były z niewielką doskonałością aerodynamiczną, która dla klasycznego skrzydła Rogallo wynosi około 4 i jest trudna jest podwyższenia z powodu między innymi niewielkiego wydłużenia skrzydła- ok. 3,5. Ponadto jedną z głównych wad skrzydła Rogallo jest naturalna skłonność do  wystąpienia drgań- łopotu pokrycia począwszy od krawędzi spływu, która znacznie ogranicza warunki użytkowania i jest potencjalnie niebezpieczna.

W wyniku prac nad Z-70 powstały w późniejszych latach lotnie Z-71, Z-73, Z-75-7, Z-76.

Konstrukcja.
Pokrycie lotni bez usztywnień.

Dne techniczne Z-70 (wg [2]):
Powierzchnia nośna- 13 m2.

Galeria

  • Lotnia Z-70 po próbie niszczącej. (Źródło: Skrzydlata Polska nr nn/1977).
  • Schemat skrzydła o napiętej obwodowo sprężystej powłoce. Rysunek pochodzi z opisu patentowego. (Źródło: Opis patentowy nr 71138 opublikowany 05.10.1974 r.).
  • Skrzydło o napiętej obwodowo sprężystej powłoce w postaci konstrukcyjnej. Rysunek pochodzi z opisu patentowego. (Źródło: Opis patentowy nr 71138 opublikowany 05.10.1974 r.).
  • Skrzydło o napiętej obwodowo sprężystej powłoce wg projektu Jerzego Wolfa z 1970 r. Opracowanie rysunkowe na podstawie opisu patentowego. (Źródło: Artur Caban, 2014r. via. Miękkopłaty Jerzego Wolfa - część I - DlaPilota).

Źródło:

[1] Caban A. Miękkopłaty Jerzego Wolfa - część I - DlaPilota.
[2] Wolf J. "Z-75". Technika Lotnicza i Astronautyczna nr 10/1976.
[3] Wolf J. "Dlaczego sprężyste skrzydło". Technika Lotnicza i Astronautyczna nr 10/1977.
blog comments powered by Disqus