Izaberite brzinu automatskog skrolovanja
Sada je brzina
1

 

Nenad Hrisafović: SAGA O AKROBATSKOM AVIONU CAP-10

Ko može bolje ispričati priču o nekoj letilici, nego njen konstruktor?

Bobo Ilić mi je 21. januara 2008:

Vratio bih se na nešto što sam ti onomad spomenuo: naime živo me interesuje "Saga o CAP-10" kojeg je Neno takođe konstruisao. Ona Nenina saga o Cirusu mi je bila poslastica za čitanje ­ zbog mog amaterskog interesa za konstrukciju letjelica. U tom smislu bih te zamolio da "ispipaš" Nenu da li bi bio voljan da napiše jednu novu sagu. Vjerujem da nas ima mnogo klubaša koji bi voljeli da pročitaju kako se stvarao jedan poznati sportski avion.

Bole Ilić  

Ja "ispipao", i nakon malo povuci - potegni, rezultat je ovde. Impresivan, zaista. 8. februara sam od Nene primio tekst na 33 stranice u Word-u! Mašala!

Prebaciti to u ovu formu, pogotovo aranžirati fotke da mogu biti viđene u različitim rezolucijama, nije mali posao. Ali kako sam mogao ustati od tastature sve dok nisam završio, kada je Neno sve ovo uradio u dvije nedelje? Tako je sve urađeno u nekoliko sati i malo iza ponoci 9. februara stavljeno ovde.

Saga je podijeljena u osam poglavlja.

Sadržaj:

UVOD 

AERODINAMIKA AVIONA CP-100

STRUKTURA AVIONA CP-100

ISPITIVANJE AVIONA U LETU.  PROBLEMI POČINJU NA ZEMLJI

STATIČKA PROBA U SPEČIFICNIM USLOVIMA OPTEREĆENJA I ZAVRŠETAK ISTRAGE

AVION CP-100 MENJA IME. POSTAO JE CAP-10

DAJEM OSTAVKU I NAPUŠTAM C.A.A.R.P.

LETAČKE KARAKTERISTIKE I KARIJERA CAP-10

 

Mali dodatak, ono kao rahat lokum uz kafu: Neno mi je poslao nekoliko fotosa najpoznatijih svjetskih akrobatskih aviona, onako, kao ilustracija

 

           

Reakcije:

Bilo bi čudo da ovakav tekst ne ponuka reakcije. Evo reakcije Boleta Ilića:

Dragi Neno
 
Najzad sam našao vremena da "na tenane" pročcitam Vašu sagu o CAP-10. Kao i sa ostalim Vašim prilozima, čitanje mi je bilo veliko zadovoljstvo, ne samo zbog interesantnih tehničkih detalja, već i zbog svega onoga što ide uz jednu kreaciju ­ ljudi, okolnosti, geneza itd. Lična zadovoljstva pojedinaca na stranu, smatram da je posebna vrijednost tih priloga u tome što bilježe nešto za istoriju avijacije, fascinantnu od samih početaka. Ako niste već prije objavili svoja sjecanja, Dejanov "sajt" može biti ponosan na ekskluzivnost tih informacija.
 
Sankajući se po i-netu nakon čitanja Vašeg članka, otkrio sam da se CAP-10 još uvijek proizvodi ­ dokaz koliko je taj avion "timeless". CAP-10 je (za moje oko) izuzetno lijep avion, elegantnih linija, sa izvanrednim proporcijama i kao takav klasičan primjer one stare maksime "if it looks good it will fly good". Estetici svakako doprinosi i (polu)eliptično krilo i pretpostavljam da je možda to bio jedan od razloga da se Claude Piel odlučio za taj oblik, mada za graditelje-amatere nimalo lako da se napravi (nastranu aerodinamičke prednosti). Koliko razumijem, prerađujući Piel-ovu originalnu konstrukciju niste htjeli da mijenjate nacrt krila zbog postojećih alata za rebra itd. Ako mogu da pitam: šta Vas je navelo da zadrzite "elipsu" na CAP-20? Usput receno, taj avion mi je još elegantniji u svojim proporcijama.
 
Na kraju nešto što mi pomalo leži na savjesti. Kada sam pokrenuo akciju za objavljivanje sage o CAP-10, jedan od naših zajedničkih poznanika-klubaša me je upozorio da ne bi trebali da "forsiramo Nenu", ako ništa drugo, a ono iz poštovanja prema "njegovim godinama" (odmah da dodam da smo i dotični dobronamjernik i ja pred penzijom). Čitajući Vaše priloge i prateći živost stila pisanja, smatrao sam da je takvo jedno upozorenje na granici netaktičnosti (da ne kažem uvrede) prema Neni. Ipak, molim za oprost ako Vam je moja inicijativa oduzela dragocijeno vrijeme.
 
Sa srdacnim pozdravima
 
Bole

Na šta je Neno odgovorio:

Dragi Bole, hvala na dugom mail-u. Evo ti par mojih odgovora i komentara:
 
Mislim da si malo prebrzo pročitao ono što sam napisao o aerodinamici krila. Kako je tendencija bila da se avion preradi u punoakrobatčki avion i kako je krilo najdelikatniji i naskuplji za izradu elemenat aviona, trebalo je, ako je to bilo moguće, sačuvati sve alate za izradu krila. Sa, eventualno, manjim modifikacijama. Zato sam ja i pre nego što sam dao saglasnost "gazdi" da se bacim na posao, prvo proverio šta može da se uradi eventualno na krilu da se zadovolje proizvodni zahtevi, a da avion bude, u leđnom i normalnom letu, veoma "simetričan". Proračuni su pokazali (Metoda Glauert koju sam predavao i primenjivao na vežbama sa studentima na Mašinskom fakultetu) da je dovoljno skinuti, tj. dovesti na nulu, vitoperenje krila. Da se to pokazalo nedovoljno, možda bih malo (ali vrlo malo, u zoni jednog ili dva rebra) "izfrizirao" oblik krila, jer sa gledišta fabrikacije, tj. modifikacije alata za izradu, to je još moglo da "prođe", ali ne više. U nepovoljnom slučaju bi trebalo iskonstruisati jedno novo krilo, tj. takođe i horizontalni rep koji ga uravnotežava i čini maniabilnim, što će reći: novi avion. Za to "gazda" nije imao para.
- CAP-20 sam konstruisao u punoj krizi koja je nastala posle loma u letu aviona CP-100 i išao sam za tim da  prikažem zvaničnim organima ne samo potpunu "čistoću" svega što je rađeno na CP-100, nego i da se može ići sa sigurnošću i na takmičarski jednosed koji je logičan nastavak linije "CP-100". Krilo se pokazalo veoma uspelo na navadenom avionu i nije bilo neophodnosti da se traži nesto još bolje ("bolje je neprijatelj dobrom", kazu Francuzi). Jedini hendikap koji sam uočio je bio da neću moći da još više povećam krilca, tj. da izvučem još veću brzinu rotacije oko uzdužne ose; krilca mogu da se smeste samo u elipticnoj zoni krila (preći i na jedan deo pravougaone bi bila konstruktivna komplikacija sa dobitkom u efikasnosti krilaca nula, ako ne i negativnom). Povećavati krica "u dubinu" donosi veoma malo, a smanjuje ozbiljno torzionu kutiju krila aviona čija brzina flatera ne sme biti manja od 530 km/h. Ojačati tako smanjenu torzionu kutiju, značilo bi povećati moment inercije oko uzdužne ose i time kompromitovati efekat povećanja krilaca "u dubinu". Bio sam na neku ruku zarobljenik aerodinamike krila CP-100, ali to nisam smatrao kao gubitak.
 
Hoću da dodam da mi je sudbina odredila da u mojim profesionalnim aktivnostima stalno nešto poboljšavam, ali sa uslovima da sve što je dobro, sačuvam. Tako mi se zalepila i odgovornost Glavnog kostruktora evropske rakete-lansera satelita ARIANE 3 (i njene jednostavnije verzije, ARIANE 2). I titula, takođe. Samo, što reče moj pokojni otac, "što imam više titula, to sam vece g....".
 
Što se tiče "biti u godinama", dođe mi da se glasno nasmejem, samo to se ne prenosi mail-om. Tačno je da imam punih 75,5 godina, ali još uvek sam navigam na mojoj jahtici od 28 ft, površine jedara (djenovdko i veliko jedro, bez spinaker-a) 40,5m² na burnom Atlantiku. Jahtica nosi već 25 godina ime "MERAK" pa možeš i sam zamisliti zašto.
 
Eto toliko, mislim da sam odgovorio na tvoja pitanja i to me, mame mi, nije uopšte zamorilo. Ono što me zamara (i truje) je ono što se dešava u "mračnom vilajetu" koji je nekada bio moja domovina. Znam da se tu ništa ne može pomoći, a to me boli.

A Bole je na ovo dodao

Dragi Neno
 
Ovaj moj e-mail server nije za Wimbledon-a, slaba mu serva. Tvoj e-mail još nisam primio, ni nakon 4 dana. Da nije Zlatko izašao iz sjene da olakša dušu, ne bih ni znao da si odgovorio na moje zadnje pisanje. Hvala ti opet na trudu i objašnjenjima, o tome nešto kasnije.
 
Kao prvo, vrlo mi je drago da si prešao na ti, kako to i dolikuje klupskim kolegama, pogotovu među sarajevskom "rajom". Nisam ni ja "ustirkan", ali, recimo zbog nekog  klupskog  senioriteta (ne godina moliću ­ tu je Zlatko autoritet), nije mi se činilo da je baš moje da počnem (a papaka i previše na ovom svijetu, oni, mediokriteti i kojekakvi drugi još gori nam i zemlju rasturiše. Boli to sve i mene). Bilo kako bilo, mogu sada da skinem kravatu pa da ćakulamo.
 
Slatko sam se nasmijao onoj maksimi tvog oca, izvrsna je i mislim da je dobro razumijem. Ta mi je opet evocirala uspomenu na jednu drugu maksimu koju sam prvi puta čuo iz usta jednog Hrisafovića: "znam ja nas, j…  ti nas". Dok sam onomad radio na gasifikaciji Sarajeva, znao sam se naći na koordinacionim sastancima gdje bi se pojavljivao i tvoj brat, građevinski inženjer (koliko se sjećam, radio je tada u Vodovodu). Izgleda da su vam maksime i aforizmi u genu familije.
 
Sada kada sam gurnuo cipelu u odškrinuta vrata za CAP-10 (& -20), opet jedno-dva pitanja (neću svaki dan, časna riječ). U doba kada si radio svoje proračune, inženjerima je bio san šiber "Faber-Castell Darmstadt" (bar meni kao studentu) i koliko vidim to je bilo sve što si imao pri ruci od računarskih pomagala. Tim više je za cijeniti ono što si uradio - i na Cirusu i na CAP-ovima (ko bajagi malkice razumijem sta sve obuhvata proračun cjelokupnog aviona). U tom svjetlu: po kojoj metodi si računao krutost za granicu flatera, nastranu naknadni vibracioni testovi za provjeravanje/potvrdu tih proračuna? Sem statičke i dinamičke kompenzacije kontrolnih površina, tu račune muti aeroelasticitet konstrukcije i šta sve ne. Koliko sam čuo, i sa danasnjim super-računarima ti proračuni se opet u većini slučajeva provjeravaju eksperimentalno. Za flater sam prava "tabula rasa", blage veze nemam (sem da postoji i kako nastaje, naravno). Onda ono drugo: kako si određivao momente inercije pojedinih sklopova (krilo, trup, rep itd)? Pješke, element po element ili nekom aproksimacijom? Jeste li šta vagali tokom gradnje prototipa? Za danas dosta. Za revanš evo par linkova sa letenjem u CAP-10 (a možda si ih već i vidio):
 

A ono moje brzo čitanje o aerodinamici krila: čini mi se da sam se, nakon lamentacije o estetici elipse, ipak ogradio sa onim "nastranu aerodinamičke prednosti" ­ ako je to ono što si imao na umu. Nije važno, dovoljno sam mlad (!!) da još uvijek učim na greškama.

 
Nego vidim da imamo još jednu zajedničku pasiju: jedrenje, ono vodeno. Samo za razliku od tebe, kod mene je (puno) manje stopa u inventaru ­ svega 13 (baksuz, jer je to 4m), a jedara jedva 10m2. Kada zaduva (ovdje opet sa Pacifika) pune ruke posla pa znam šta znači tvojih 40m2. Mašala ako se sam s time nosiš.
 
Sa srdačnim pozdravima do slijedećeg javljanja.
 
Bole

Neni ne pada na pamet da ikakvo pitanje ostavi bez odgovora:

Dragi Bole,
ovaj odgovor šaljem u kopiji Dejanu i Zlatku. Pre svega što bi mogao da ih interesuje, a i da "začepe" rupe u tvom serveru koji ih ima, izgleda ne malo.
 
Naravno da mi čini zadovoljstvo da se obraćamo jedan drugom sa "ti"; meni to nije uvek slučaj i u poslovnom svetu to nisam nikada činio, a u privatnom životu sam znao sa mnogima da ostanem na "vi", jer izvesnim osobama nisam dozvoljavao toliku familijarnost. Za našu "raju" to sigurno nije slučaj.
 
Pojava flatera je veoma stara, takoreći od samog početka avijacije. Nije se znalo zašto i kako, ali se utvrđivalo, ponekad po cenu žrtava, da sa datim avionom se ne sme preći izvesna brzina, jer se avion zatrese, trese i...raspadne.
U čemu je stvar? Avion je jedan elastičan sistem koji, obzirom i na masu i raspored masa, je i jedan dinamički sistem. "Mrdanje" elemenata aviona može biti statičko: deformacija svih (ili samo nekih) elemenata letilice pod aerodinamičkim opterećenjima (seti se deformacije krila Vaje u letu) ili dinamičko, gde pored statičkih deformacija se pojave i dinamičke deformacije kao posledica dejstva inercijalnih sila na pojedinim, uglavnom uzgonskim, elementima letilice. Ko kaže "dinamični", kaže frekvencije, deformacije pri datim frekvencijama i, to ću te ostaviti na miru, generalisane mase. Taj trio sačinjava osnovne tonove jednog sistema kojih može biti onoliko koliko ima stepena slobode kretanja.
Uzmimo kao primer krilo. Ono ima tri stepena kretanja: savijanje (gore, dole), torziju (napadna ivica gore, dole) i kretanje krilaca (takođe gore, dole). Krilo je zamišljeno ukljesteno u trup, da nebi komplikovali primer. Zamisli da pri nekoj povećoj brzini (za dati avion) krilo se deformise statički prema gore, se uvije prema dole (jer je takva narav nultog koeficijenta momenta krila). Kada dođe do trenutka kad elastične sile krila su jače od aerodinamičkih, krilo kreće da se deformiše "prema dole". Krilce, zbog svoje inercije i položaja centra težišta koji je, ako krilce nije statički uravnoteženo, zarotira prema gore i poveća uzgon krila prema gore. Time, naravno, već gura krilo uzgonom prema gore. Kada krilo dođe u gornji polozaj, tj. na deformaciju koja je veća od prethodne, jer je pomognuta dejstvom krilca elstična sila u krilu "gurne " krilo prema dole, krilce se ponovo obori prema dole itd. itd. I bez da napominjem ovde i ulogu rotacije krila oko uzdužne ose krila čiji prilaz je nesto komplikovaniji, ali torzija krila još više povećava efekat naročito ako je centar težista masa krila iza elastične ose krila oko koje krilo "se vrti", dolazi do toga da PRI SVAKOM NOVOM CIKLUSU DEFORMACIJA NA SAVIJANJE I NA TORZIJU KRILA SE SVE VIŠE I VIŠE POVEĆAVA dok ne dođe do lomne deformacije krila na savijanje i na torziju. Naravno, zazori u komandama krilaca, nedovoljna krutost krila na torziju, a i na savijanje, smanjuju kritilnu brzinu flatera.
 
Što se tile CP-100 (krilo i repovi) i CAP-20 (ceo avion, tj i trup -i te kako!), upotrebio sam za osnovno dimenzionisanje elemenata aviona francuske vojne propise AIR 2002- kriterijume za krutost elemenata aviona - koje sam "povezao" za ceo avion jednom sopstvenom metodom (to sam radio kod kuće, da ne ostane nikakav trag u proračunu aviona; to je moje vlasništvo, a norma AIR 2052 zahteva samo DOKAZ čvrstoće avona, ne više). Zatim sam dokazao da tako određeni elementi "drže" nametnuta opterećenja.
Sva oplata CAP-20 je bila dimenzionisana na krutost; glavna ramenjača krila, ramenjače repova i motorski nosač, kao i uzdužnice trupa su proverene na nosivost (izbrane vrednosti na Vp=270 km/h n= + 8G i n= - 4,0G sa koeficijentom sigurnosti J=1,5 prema normi AIR 2052, tj. takođe FAR 23 ili kako se to zove danas JAR 23). Na statičkoj probi certifikacije krilo je popustilo na preko 14G tj na j> 1,75.
Ispitivanja na vibracije, tj. traženje osnovnih tonova aviona (u kojima učestvuju više ili manje osnovni tonovi krila, trupa, repova i dr) koje je izvršila ekipa O.N.E.R.A. (ista koja je ispitivala na zemlji i u letu tonove Jurom "Orao") je pronašla da je kriticna kombinacija tonova sledeca: "savijanje-"mrdanje" -  krila u horizontalnoj ravni kombinovano sa savijanjem zadnjeg dela trupa u horizontalnoj ravni i sa torzijom trupa (oko uzdužne ose, naravno). Dodavanje nekoliko stotina grama olova u "rog" aerodinamičke kompenzacije vertikalnog repa, je "prebacilo" brzinu flatera na nešto preko 600 km/h.
 
Što se tiče momenata inercije (geometriskih i masenih) preseka i celih elemenata aviona, pa i celog aviona, to  je sastavni deo proračuna. To sam naravno, radio "peške". Praksa dozvoljava da se do prebacaja od nekih 5-7% greske u masi korekcije ne izvode.
 
Što se tiče sredstva za proračun CAP-20, imao sam jednu veliku računaljku HP kapaciteta manjih od bilo koja današnje, koja košta i manje od 15$ USA, ali mi je omogućila da sabiram i oduzimam na računaru, a ne "peške". Imala je čak i štamparicu za rezultate četiri osnovne  operacije. I nikakav software.
 
I najzad: jeste, Antony gde mi glavna rezidencija se nalazi na 15 min kolima od aeroporta Orly.
 
Dok smo kod flatera, rekao sam da je pogodno da se težište lokalnih sekcija krila nalazi ispred elastične ose krila. U takvoj kofiguraciji, kada se poveća napadni ugao krila usled statičke deformacije krila (uticaj uzgona), eventualno povećan i obaranjem krilca na dole (krilce nedovoljno statički uravnoteženo), inercijale, tj. masene sile, smanjuju napadni ugao i time koče da se ciklus pretvori u divergentan. Naravno, napraviti krilo tako da se, pored svih ostalih zadovoljenih zahteva, postigne i da težište pojedinih preseka bude ispred elastične ose, nije nimalo jednostavna stvar, naročito u slučaju, gotovo redovnom, rezervoara goriva u krilu.
Rešenje je nađeno još 1946-1947 godine: Boeing na svom B-47 je "izvukao" motore dovoljno daleko ispred napadne ivice da je ne samo uspeo da smanji interakciju krilo-usisnici vazduha motora (ko kome krade flow?), nego i da pomeri težište krila opremljenog motorima, ispred elastične ose krila i da time krilo, znatne aerodinamičke (pa i aeroelastične) vitkosti, učini "otpornim" na flater. Tj. bolje receno, da mu poveća kritičnu brzinu flatera izvan predviđenog domena leta.
 

Srdacno do daljeg

Neno