Proiectul IAR 80 Fly Again se face păstrând căt mai mult posibil geometria avionului original. Probabil singura modificare a geometriei făcută pentru a respecta cerințele regulamentelor actuale de calcul rezistență, este cea a ampenajului orizontal.
Deoarece nu este clar ce regulament de calcul a fost folosit pentru calculul de rezistență al avionului original și a faptului că au existat o serie de accidente, pentru proiectarea ampenajului orizontal a fost făcut un calcul de rezistență preliminar.
Un alt aspect de care s-a ținut cont este faptul că în instrucțiunile de zbor ale IAR 80 era interzisă acrobația rapidă, pe când avionul IAR 80 Fly Again este proiectat conform regulamentelor actuale pentru avioane clasa acrobație.
Prima etapă a constat în verificarea soluțiilor de calcul și constructive de ampenaje pentru avioane din această categorie, prezentate în cărțile de specialitate design aviație.
Studiul a început cu tipurile de profile aerodinamice folosite pentru ampenajele orizontale. Profilul avionului original era simetric, NACA 009 modificat, probabil cu grosime relativă între 8% și 4 %. Nu există documentație originală pentru tipul de profil. Sunt aproximații.
Recomandările din literatură sunt pentru profile simetrice, 0009-0012. Calculele preliminare pentru IAR 80 Fly Again, au fost făcute cu un profil cu grosime relativa 12% – 8%.
Tipuri design ampenaje
A fost verificată influența aerodinamică a modificării profilului. Aportul ampenajului orizontal la coeficientul de rezistenta la inaintare este de circa 7.2%. Modificarea la o grosime medie de 10% a AO, aduce un surplus de rezistență la înaintare a avionului de 4.3 la mie, practic neglijabil.
A fost verificată și influența modificării profilului asupra eficacității bracajului profundorului. Ampenajul cu grosime 10% este mai eficace cu circa 6% față de profilul presupus original. Acest procent este mic și se corectează prin raportul de transmisie al lanțului de comandă profundor.
Modificări aerodinamice
Pentru calculele de rezistență ale avionului IAR 80 Fly Again, se respectă cerințele regulamentului CS 23. Acestea pun în balanță forța pilotului cu sarcinile pe ampenaj. Se indică cum se calculează o încărcare medie, care înmultită cu suprafața are ca rezultat sarcina totală pe ampenaj. Sunt estimate diferite distribuții ale acesteia în coardă, dar pe de alta parte se verifică dacă aceeste distribuții nu conduc la o forță la manșă mai mare decât cea maxim regulamentară.
CS-23 prevede și o distribuție marită cu 50% în cazul aplicării forței spre bordul de atac, pe primele 10% din coardă, cu compensare negativă pe restul coardei, astfel ca sarcina totală să se păstreze. De asemenea prevede o distribuție parabolică pentru profundor.
Conform formulelor impuse de CS 23, a fost calculată forța ce acționează asupra ampenajului, rezultând valoarea de 18 870 N.
Forța din calculul original era de 10 740 N. (1045 kgf) .
Pe lăngă diferența foarte mare, este foarte probabil ca factorii de sarcini limită folosiți în calculul original ( în unele cazuri de calcul n=13) să facă referire la sarcina de rupere.
În concluzie, Calculul de rezistență IAR 80 vol II (original), trebuie apreciat doar ca valoare istorică, rezultatele sale fiind calculate dupa un regulament necunoscut. Pentru a zbura avionul IAR 80 Fly Again se fac calculele conform cerințelor de siguranță din CS 23.
În consecință, s-a trecut la calculul preliminar al ampenajului orizontal. S-a calculat distribuția în coardă penru diferite valori ale poziției centrului de presiune, particularizată la coarda medie aerodinamică. Aceste distribuții au fost repartizate pe Meshul FEM, cu ajutorul unui program Fortran dedicat
Cerințe calcul sarcini conform regulament CS 23
Diagramele de forțe tăietoare, momente de încovoiere și torsiune
Valorile lor au fost folosite pentru verificarea secțiunilor idealizate ale ampenajului original și a celui propus.
Secțiuni comparative lonjeroane în cele 2 variante
Calculul ampenajelor cu teoria inginerească de bară (ETB)
Factorii de rezervă RF trebuie să fie mai mari decât 1.00, fiind un raport intre capabilitate și solicitare. Factorul minim obținut pentru ampenajul original este 0.44. Ba mai mult teoria presupune lisele continue, cea ce nu este cazul în realitate. Pentru ampenajul cu profil mai gros. s-au obtinut factori de rezervă RF corespunzători, calculul fiind valabil din punct de vedere al continuității liselor.
Analiză comparativă MEF
Cazurile cu centrul de presiune mai mult de circa 1/3 din coardă trebuiesc eliminate deoarece presiunile de pe profundor depășesc forța pilotului. Aproximația făcută în integrarea sarcinii din coardă în lungul anvergurii (ca la un ampenaj monobloc), s-a dovedit bună. Comparația s-a făcut cu integrarea forțelor din nodurile stabilizatorului combinate cu forțele din șarniere.
Ampenajul cu profil grosime relativă 12-8, este de 3 ori mai rigid decât cel original.
Pe baza acestui calcul preliminar, s-a decis modificarea profilului ampenajului orizontal. Deși procentual pare o schimbare majoră, este vorba de o mărire a grosimii maxime intre 30-40 mm,ceea ce nu reprezintă o schimbare semnificativă vizual a aspectului avionului.
În continuare se face proiectarea în detaliu si calculul de rezistență final.
Bibliografie :
Aircraft design: a conceptual approach by Daniel P. Raymer 2018
Fundamentals of aircraft and airship design -Leland M. Nicolai, Grant Carichner, 2010
Synthesis of subsonic aircraft design – Torenbeek Egbert
Airplane Design, Part II : Preliminary Configuration Design and Integration of the Propulsion System – Jan Roskam
