WIATRAKOWIEC I-28 UKŁAD STEROWANIA

Transkrypt

1 WIATRAKOWIEC I-28 UKŁAD STEROWANIA

2 ZAŁOŻENIA UKŁADU STEROWANIA Ponieważ w Polsce nie ma określonych przepisów dotyczących wiatrakowców, analiza układów sterowania w I-28 odbywa się na podstawie przepisów: Amerykańskich ASTM F-2352 International standard specification for design and performance of light sport gyroplane aircraft oraz przepisów CS-VLR.

3 Kryteria niezawodności sterowania: 1. Praca płynna i bezawaryjna. Siły przykładane przez pilota powinny uwzględniać dopuszczalne normy. 2. Usterzenie motylkowe praca jako ster kierunku oraz dzięki dźwigni sprzęgającej praca jako wysokości. 3. Niezawodność układu sterowania powinna być niezależna od ewentualnych usterek innych elementów. 4. Reakcja sił aerodynamicznych na stery, niezależna od prędkości i wysokości lotu SP.

4 Założenia ogólne Na podstawie przepisów ASTM - certyfikowanych wiropłatów bardzo lekkich wielkości maksymalnych siły wywierane na sterownice, w układzie zdwojonym osiągają następujące wartości: -Maksymalna siła na sterownice drążkowe 0,75*445=334N (34kg) do przodu i tyłu oraz moment skręcający wolant 0,75*360*R=34Nm. - Maksymalna siła na sterownice nożne 0,75*590=443N

5 Schemat 1. Sterowanie głowicą wirnika. Sterownica ręczna (dwa wolanty) Kabina pilotów Mechanizm połączonych płyt laminowanych Popychacz główny (rura skrętna) Dźwignia dwuramienna (kątowa zmiana ruchu) Ciąg sterowy w kadłubie Popychacz pionowy (do głowicy wirnika) Głowica wirnika -sterowanie przechyleniem (obrót wolantu lewo-prawo) - sterowanie pochyleniem (ruch wolantu przód-tył) Powierzchnie sterowane - łopaty wirnika

6 Rys 1. Budowa sterownicy ręcznej I-28 (koncepcja obliczeniowa dla projektu wstępnego).

7 Projekt sterownicy ręcznej wiatrakowca I-28 Od lewej pierwsza wersja, oraz kolejne wersje rozwojowe. Rys 2. Rys 3. Rys 4.

8 Rys 5. Pierwotna wersja sterowania głowicą wiatrakowca I-28

9 Rys 6. Widok poszczególnych elementów układu sterowania. Rys 7. Model człowieka 95 C.

10 Rys 8. Wersja zoptymalizowana sterowaniem głowicy wirnika I-28 (widok z przodu oraz widoczne połączenie rur skrętnych z dźwigniami popychaczy głowicy. Rys 9.

11 Założenia ruchu wolantu - ruch do przodu i do tyłu o odległość ± mm - przełożenie kątowe na sterownicy ręcznej 1 : 4, przy wychyleniu sterownicy o kąt 40º, popychacz centralny wychyla się o kąt 10º - dźwignie wykonane z stopu aluminium mają możliwość poruszać się w przód i tył oraz obracają się względem osi centralnego popychacza przy wykorzystaniu klocków poruszających się w wyprofilowanej prowadnicy Ms 2 P 1

12 Rys 10. Układ sterowania głowicą wiatrakowca I-28.

13 Rys 11. Przekrój przez wykonywaną w technologii laminatu przekładkowego. Tabela 1. Wykaz parametrów wybranych tkanin na zbrojenie kompozytowej półki. Tkania Ozn. Grama -tura szkło [g/m²] węgiel [g/m2] δa [mm] δb [mm] Rr [MPa] Rc [MPa] E+ Ex G+ 0,07 0, ,

14 Rys 12. Kinematyka sterowania głowicą I-28.

15 Tabela 2. Masowa analiza elementów sterownicy ręcznej. Nazwa elementu i materiał, Wymiary Ilość potrzebna szt. Masa Lp. z którego będzie wykonany mm kg 1. Profil aluminiowy D16T Ø26x2 4 0,37 - popychacz głowicy i wolantu 2. Rura węglowa lub prof. Al. Ø45x5 2 3,4(2,5) wraz z okuciami (Ø38x3) 3. Dźwignia profil Ø32x3 mat. D16T Ø32x3 2 0,64 4. Laminatowa półka górna Ø8x200x ,8 5. Laminatowe półki pionowe 2 2,2 6. Laminatowe półki pion. małe 2 0,26 7. Klocek teflonowy 40x40x60 2 0,25 8. Wolant (plastikowy lub Al. Mat) Ø26x2 2 1,6 9. Prowadnica klocków teflonowych gr. 3 2 Około 0,8 blacha Al 10. Elementy mocowania podzesp. do struktóry wiropłata 11 Suma mas 11,3kg (10,3kg)

16 Rys 13. Układ sterowania głowicą wirnika, w kadłubie I-28.

17 Rys 14. Układ sterowania głowicą wirnika, wraz z układem przeniesienia napędu I-28.

18 Schemat 2. Sterowanie odwróconym usterzeniem Rudlickiego. Sterownica nożna (dwie, regulowane pary pedałów) Kabina pilotów Układ mieszacza (sprzężenie dźwigni) Popychacze usterzenia płytowego Linki (zawieszone na rolkach) Dźwignia dwuramienna połączenie z linkami Dźwignia dwuramienna połączenie z popychaczami Ciąg sterowy w kadłubie Sprzężone sterowanie kółkiem tylnym Odwrócone usterzenie motylkowe-płytowe - sterowanie wychyleniem(±15 góra-dół ) - sterowanie pochyleniem (trymer) Powierzchnie sterowe

19 Rys 15. Układ sterowania usterzeniem motylkowym wiatrakowca I-28.

20 Rys 16. Układ mieszacza (widoczna rura skrętna mająca za zadanie odebranie sił z dźwigara usterzenia płytowego i pracująca jako amortyzator tylnego podwozia).

21 P rędkoś ć lotu km/h C z (α) 1,5 Cz 1 0,5 c ,5-1 -1,5 kąt natarc ia [s topnie] płat profil K ąt natarcia alfa [s topnie] ,6 1,1 Cz 0,6 C z (C x) 0,1 0,000 0,020 0,040 0,060 0,080 0,100 0,120 0,140 0,160 0,180 0,200-0,4 płat profil Mom. Zaw. dla V = 50km/h Mom. Zaw. Dla V = 180km/h Mom. Zaw dla V = 220km/h -0,9-1,4 C x

22 Tabela 3. Porównanie metod obliczeniowych. Lp. Prędkość lotu Pz obl My obl My Fluent Błąd SI m/sek N Nm Nm % 1 13, ,7-6, ,5-90, , ,72 4

23 Rys 17. Układ sterowania (widoczna sekcja tylna wraz z dźwigarem usterzenia i kółkiem tylnim).

24 Rys 18. Układ sterowania głowicą oraz odwróconym usterzeniem motylkowym.

25 Rys 19. Sprzęgnięty układ sterowania usterzenia z kółkiem ogonowym.

26 DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ ZESPÓŁ ZADANIOWY WIATRAKOWIEC I-28 OPRACOWAŁ Karol Gołaszewski