Slovenski študenti letalstva na tekmovanju DBF v ZDA
Tadej KOSEL
Na tekmovanje v gradnji daljinsko vodenih brezpilotnih letal z imenom Konstruiraj-Izdelaj-Leti (Design/Build/ Fly), ki je potekalo od 11. do 13. aprila letos v zvezni državi Kansas, ZDA, se je odpravila tudi ekipa slovenskih študentov letalstva s Fakultete za strojništvo Univerze v Ljubljani in v konkurenci 80 ekip iz različnih univerz po svetu dosegla 4. mesto.
Študenti drugega in tretjega letnika ter absolventi smeri Letalstvo na Fakulteti za strojništvo Univerze v Ljubljani so se pod mentorstvom izr. prof. dr. Tadeja Kosela oktobra 2013 prijavili na študentsko tekmovanje z naslovom Konstruiraj-Izdelaj-Le-ti (Design/Build/Fly - DBF) (spletna stran www.aiaadbf.org), ki ga vsako leto organizirata podjetji Cessna Aircraft Company in Raytheon Missile Systems s podporo Ameriškega inštituta za aeronavtiko in astronavtiko (AIAA). Tekmovanje je potekalo od 11. do 13. aprila letos
na letališču tovarne Cessna (lATA koda: CEA,) v mestu Wichita v zvezni državi Kansas, ZDA. Tovrstno tekmovanje je bilo osemnajsto po vrsti, poteka že od šolskega leta 1996/97. V šolskem letu 2013/14 je bilo prijavljenih 80 ekip, predvsem z ameriških univerz in iz tujine 19 (neameriških) ekip. Naša ekipa se je imenovala Ekipa Edvarda Rusjana (Edvard Rusjan Slovenian Team). Letalo pa smo poimenovali EDA2014. Uvrstili smo se na 4. mesto. S tem so študenti letal-
Ekipa DBF2012
Izr. prof. dr. Tadej Kosel, univ. dipl. inž., Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo
stva s Fakultete za strojništvo, ki so v ta projekt vložili veliko študijskega in prostega časa, dokazali, da so v
konstruiranju, izdelavi in letenju daljinsko vodenih brezpilotnih letal, ki morajo zadostiti kompleksnim tehničnim zahtevam, v svetovnem vrhu.
S tekmovanjem želijo organizatorji spodbuditi študente letalstva oziroma aeronavtike k praktičnemu delu, pri katerem študenti sami konstruirajo brezpilotno letalo na daljinsko vodenje (remote control - RC), ga izdelajo in z njim letijo. Tehnične zahteve so vsako leto drugačne, tako da je vsako leto treba zgraditi novo letalo. Nagrade za prve tri uvrščene ekipe so znašale 2500 $, 1500 $ in 1000 $, prvih deset ekip pa je prejelo knjigo Aerospace Design Engineers Guide, ki jo je izdala AIAA. Pogoj za prijavo ekipe na tekmovanje je, da so vsi člani redno vpisani študenti, razen pilota, in morajo biti člani združenja AIAA. Ena tretjina članov ekipe mora biti iz nižjih letnikov. Pilot mora biti član združenja AMA (Academy of Model Aeronautics) in je lahko tudi iz neakadem-skih krogov. Z vsake fakultete se lahko prijavi največ ena ekipa.
Vsaka od prijavljenih ekip je morala do 24. februarja 2014 oddati tehnično poročilo, v katerem je opis zasnove letala, podani so aerodinamični in trdnostni preračuni, nume-rične simulacije leta letala, upora-
Hangar, kjer se ekipe pripravljajo na letenje
bljeni materiali in način gradnje ter na koncu tehnične risbe letala. Poročilo se ocenjuje in ocena prispeva h končnemu rezultatu.
Osnovne zahteve tekmovanja so, da mora letalo vzleteti samo s pomočjo lastnega elektromotorja. Dovoljena je uporaba več krtačnih ali brezkr-tačnih motorjev in več propelerjev. Največji dovoljeni električni tok do motorja je omejen na 15 A z varovalko. Kot vir električnega napajanja so dovoljene samo baterije NiCd ali NiMh. RC-sprejemnik in servomo-torji morajo imeti svoje napajanje, ločeno od napajanja pogonskega motorja. Največja dovoljena masa baterij je 681 g in največja dovoljena vzletna masa letala 25 kg. Ekipa mora pred pričetkom tekmovanja predložiti fotografijo letala v letu in certifikat o predhodnem tehničnem pregledu in letu letala, kar je eden od pogojev za pristop k tekmovanju.
Vsako letalo je bilo najprej tehnično pregledano. Ustrezati je moralo varnostnim zahtevam. Vse ročice krmil so morale biti varovane proti odpe-tju, vijaki proti odvitju, pregledana je bila struktura trupa in kril, preizkušena trdnost krila na obremenitev 2,5 g pri največji vzletni masi, preverjeni pravilno odklanjanje krmil in težišče letala. Za primer odpovedi so morali biti na RC-sprejemniku
nastavljeni varnostni (fail-safe) položaji krmil v primeru izgube daljinske povezave med RC-oddajnikom in sprejemnikom, to je pomenilo zaprt plin, krilca popolnoma v desno, smerno krmilo popolnoma v desno in višinsko krmilo popolnoma navzgor. Motor je moral biti zavarovan z varovalko 15 A, ki je preprečevala nezaželen zagon motorja in je morala biti odklopljena do vzleta in takoj po pristanku. Organizator namenja zelo veliko pozornost varnosti tekmovalcev in gledalcev.
Letošnje posebne tehnične zahteve so bile, da mora letalo voziti po va-
lovitki, da mora nositi v trupu tovor v obliki kock v drugi nalogi in dva ponesrečenca z dvema spremljevalcema v tretji nalogi. Tekmovanje je bilo poleg ocene tehničnega poročila sestavljeno iz štirih nalog, vožnje po tleh in treh letalnih nalog. Letala ni bilo potrebno sestavljati na čas, omejen je bil edino čas natovarjanja, ki je znašal 5 min, kar je bilo posredno tudi povezano s sestavljanjem, ker je bila odprtina za natovarjanje letala pod krilom. Letalo tudi ni imelo nobene omejitve glede zlaganja; škatla ni bila predpisana.
V 1. nalogi je bilo v štirih minutah potrebno preleteti s praznim letalom čim več krogov. Letalo je moralo pri vseh treh nalogah vzleteti na razdalji 12,2 m. V poziciji z vetrom je moralo narediti zavoj za 360 stopinj v nasprotni smeri kroga. Dolžina kroga je bila v vsako stran od vzletne linije 152 m, prelet te linije
Kontrola delovanja motorja, krmil in nastavitev »fail safe«
Taksiranje po valovitki
pa je označil sodnik z dvigom zastavice. Letalo je po pristanku moralo ostati na vzletno-pristajalni stezi. V
2.	nalogi je bilo potrebno preleteti tri kroge s čim več kockami. V 3. nalogi je moralo letalo tri kroge nositi štiri kvadre, postavljene v zahtevani položaj, meril pa se je čas letenja.
Naša ekipa je zasnovala visokokrilno enomotorno letalo z repnim kolesom. Trup letala je izdelan iz depro-na. Krilo je iz balze, prekrito s folijo Oralight, glavni nosilec ima pasnico iz ogljikovega kompozita (rovinga) in stojino iz balze. Letalo se razstavi na dva dela: trup s podvozjem in krilo. Masa letala brez tovora z baterijami znaša 1,035 kg, s kockami/potniki 1,950 kg. Razmerje med maso tovora in maso letala je 0,88.
Naš pilot je bil Ervin Klemenčič in njegov pomočnik med letenjem Matic Lenaršič. V ekipi za nalaganje letala (ground crew) sta bila prav tako Ervin Klemenčič in Matic Lenaršič, v ekipi za tehnični pregled letala je bil poleg njiju še Rok Ramšak.
1. nalogo smo dobro opravili, naredili smo 4 kroge, prav tako 2. nalogo, v kateri smo nosili dve kocki, in
3.	nalogo, v kateri smo naredili tri kroge v času 193,7 s (3 min 13,7 s). Za tehnično poročilo smo prejeli 89,50 točk, kar nas je uvrstilo na 17.
mesto. Z letenjem smo zbrali 6,54 točk, kar nas je uvrstilo na 14. mesto. Po masi letala (RAC) smo se uvrstili na 7. mesto (2,28 lb). Končni rezultat tekmovanja se je izračunal na osnovi ocene tehničnega poročila in ocene letenja. Skupaj smo zbrali 256,76 točk in bili tako uvrščeni na 4. mesto od 80 tekmovalnih ekip, kar je odličen rezultat. Zmagala je ekipa iz University of Southern California.
Tekmovanje je potekalo na letališču tovarne Cessna (IATA koda: CEA,). Letališče ima asfaltirano vzletno--pristajalno stezo s smermi 17/35 velikosti 1180 x 12 m (N 37.647668°, W 097.248187°). Ekipe so imele na
voljo prostor v hangarju za pripravo svojih letal na letenje in popravila. Tehnični pregledi in tehtanje letal so potekali v hangarju, nalaganje s tovorom pa poleg vzletno-pristajal-ne steze, ki je 200 m oddaljena od hangarja.
Vreme je bilo prvi letalni dan (petek) jasno s temperaturami od 10 do 27 °C, veter je pihal s hitrostjo od 17 do 29 km/h s sunki do 37 km/h iz smeri vzhod-jugovzhod. Drugi letalni dan (sobota) je bilo jasno s temperaturami od 15 do 31 °C ter hitrostjo vetra od 34 do 56 km/h in s sunki do 68 km/h iz smeri jug. Tretji letalni dan (nedelja) je bilo jasno s temperaturami od 2 do 28 °C ter hitrostjo vetra od 35 do 60 km/h in s sunki do 76 km/h iz smeri zahod-severoza-hod. Popoldne so se razvile nevihte. Za izvedbo projekta so zaslužni naslednji študenti: David Bojanec, Klemen Cestnik, Rok Dernikovič, Martin Dušak, Mihael Gaber, Domen Gor-
Letalo EDA2014 je pripravljeno na vzlet
Letalo EDA2014 v zraku med zavojem
jup, Tilen Jeromel, Ervin Klemenčič, Aljaž Kotnik, Matic Lenaršič, Alen Ljoki, Maja Lovko, Gorazd Matič, Nejc Medved, David Necmeskal, Jernej Novak, Jakob Pintar, Tomaž Rakar, Rok Ramšak in lurie Proca, ki so izdelali letalo in vse, kar spada zraven, ter organizirali celotno odpravo. K uspešni izvedbi projekta so pripomogli sponzorji s svojimi finančnimi in materialnimi prispevki: Javni sklad Republike Slovenije za razvoj kadrov in štipendije, Laboratorij za aeronavtiko na Fakulteti za strojništvo v Ljubljani, Študentska organizacija Univerze v Ljubljani (ŠOU), Študentska organizacija Fakultete za strojništvo (ŠOFS), C--Astral, d. o. o., Ajdovščina, LxNav, d. o. o., Celje, Pipistrel, d. o. o, Ajdovščina in Akrapovič, d. o. o., Ivančna Gorica.
Wichita je zibelka svetovnega letalstva, zato smo poleg tekmovanja obiskali tri letalska podjetja in dva letalska muzeja. Ogledali smo si proizvodnjo v podjetjih Cessna Aircraft Company Wichita in Inde-
pendence ter Beechcraft (po novem last Cessne oziroma Textrona, ki je krovno podjetje) in muzeja Kansas Cosmosphere & Space Center in Kansas Aviation Museum.
Viri
[1]	Uradna stran tekmovanja DBF, http://www.aiaadbf. org/
[2]	Letališče podjetja Cessna (lATA koda: CEA), http://www.fltplan. com/AirportInformation/CEA. htm
[3]	Vreme na letališču CEA v času tekmovanja DBF,
[4]	htt p://www.wu nd erg ro-und.com/history/airport/ KICT/2014/4/11/DailyHisto-ry.html?req_city = NA&req_ state=NA& req_statename=NA
[5]	AMA (Academy of Model Aeronautics), http://www.modela-ircraft.org/
[6]	AIAA (The American Institute of Aeronautics and Astronautics), https://www.aiaa.org/
info(®tehns.si www.tehna.si
Tehnološki park 19 ■ 1000 LJubljana