27. Design review (2)

Am mai făcut un pas în design.

Aripa a fost definită  ca geometrie in softul SolidWorks .  A urmat transferul datelor in 3DExperience, respectiv Catia

Aripă definită parametrizat

Ansamblu aripa – geometrie

Observații de la specialistul în rezistență (Ion Adam) 

Emil îsi folosește și “umbra de samurai ” ca argument

Sorin verifică lonjeroanele

Batiul motorului

Piesă din tablă proiectată in “Sheetmetal”

Piesă din tablă priectată în sheetmetal folosind norme de proiectare LN 

O parte din echipă

 

26. Design review (1)

 Proiectarea unui avion, este în general mai puțin vizibilă pentru public și mai puțin spectaculoasă. 

Specific activității noastre, desfășurate exclusiv pe bază de voluntariat, este faptul că se lucrează mai mult  individual. Întâlnirile periodice ale echipei (bilunare), trebuie să lămurească cât mai multe detalii tehnice și organizatorice,  În plus, să nu uităm că o parte din membri  locuiesc în  orașe sau chiar  țări diferite.

Ne propunem ca într-o serie de postări denumite “Design review” să prezentăm aspecte ale proiectării IAR -ului 80 REDIVIVUS și ale activităților echipei Skylegend.

Geometria avionului definită parametrizat în Solidworks

Geometria a fost transferată și în 3DEXPERIENCE, platforma folosită deocamdată de studenți pentru proiectare fuzelaj si ampenaje.

Avionul – în 3DEXPERIENCE

Pentru o vizualizare mai bună a detaliilor în timpul dezbaterilor, se folosește un proiector …

O analiză a solutiilor constructive cocă + ampenaje  In 3DEXPERIENCE

Sorin și Arthur

În momentul de față structura fuzelajului posterior (coca), are pozitiile cadrelor si a liselor definit. Acestea sunt modelate parametrizat de catre Paul si Cătălin. Urmează câteva corecții/modificări și adăugarea altor piese modelate, care nu sunt încă prinse în structură.

Coca

Suportul motorului si grinda cu zăbrele, partea de proiect de care se ocupa Cristina, vor fi modelate pe baza unui principiu mai puțin cunoscut, principiul skeletonului. Acesta oferă posibilitatea de a modifica parametrii/dimensiunile modelelor 3D foarte ușor. În acest fel se poate face chiar o optimizare mai rapidă în urma unui calcul de stress. Va fi interesant de urmărit ce poate rezulta în urma unui calcul,  comparativ cu acelasi calcul făcut în softuri diferite.

Grinda anterioară si suportul motor

Un model 3D rezultat in urma scanării motorului. Acesta va trebui să fie completat cu restul echipamentelor pentru a se face integrarea în structura avionului și a vedea ce probleme apar în urma alegerii acestui motor.

Parte din ampenajul vertical, noul proiect al Mădălinei, care va trebui trecut din stadiul de Space Allocation Model la modele 3D parametrizate. Foarte mult de lucru si în mai multe module din CATIA (ca si celelalte părti din fuzelaj si ampenaje).

 Discutii despre ceea ce s-a facut si câteva decizii pentru pașii următori..

Sorin, Paul, Cătălin, Madălina, Mircea , Emil …

(va urma)

25. Sponsorizare ALR – Arbeitsgruppe fuer Luft- und Raumfahrt

Asociația Skylegend a fost sponsorizată de Aerospace Project Development Group – ALR din Elveția, prin acordarea licenței gratuite pentru softul Aircraft Performances Program.

 

APP features three major modules: The Aircraft module – contains aircraft model information. The Mission Computation module – performs mission calculations. The Performance Charts module – performs point-performance calculations, including takeoff and landing.
 

APP provides you with a multitude of flight segments that allow you to define specific mission analyses. It enables both, a very fast and easy “first shot” solution up to very detailed missions for complex analyses! A selection of available segments includes: Available Flight segments

  • Acceleration
  • Climb; Climb at Best Angle; Climb at Best Rate; Climb at CAS; Climb at EAS; Climb at Constant Mach
  • Cruise; Cruise at Best SR; Cruise at Mach; Cruise at Optimum Altitude and Mach
  • Deceleration
  • Descent, Descent at No Credit (at best FF or best SR), Descent at CAS, Descent at EAS, Descent at Mach
  • Energy Exchange
  • Ground Operation
  • Landing Roll
  • Loiter & Loiter at Best FF
  • Maneuver at Constant or Maximum Load Factor
  • Refuel
  • Reset Altitude or Reset Mach
  • Store Drop
  • Take-off

The mission module includes a set of fast optimizers to help you refine your analyses. Using the mission-optimizers, APP users are able to define segments that shall be maximized along with inputs on required reserves. Available optimizations are:

  • Range Optimization
  • Endurance Optimization
  • Radius of Action optimization

APP features a multitude of standard performance charts for aircraft point performance analysis. Furthermore a comparison feature for different results is readily available. Available Pre-defined point performance-analysis charts are highly customizable, they include:

  • SEP-Envelopes
  • G-Envelopes
  • Turn-Rate Charts (constant SEP) / Energy-Maneuverability Charts
  • Turn-Rate Charts (constant Altitude)
  • SEP vs. Altitude Charts
  • Point Performance Parameter Computation
  • Required Thrust and Drag Chart for Different Load-Factors

APP incorporates a unique 2.5-dimensional method to obtain takeoff- and landing- distances with respect to different certifications and environmental conditions:

  • Takeoff, Rejected Takeoff, Balanced Field Length, Landing
  • Calculations respect military and civil airworthiness regulations: MIL-STD-3013, FAR Part 23 & 25, EASA CS 23 & 25
  • All Engines Operative (AEO) and One Engine Inoperative (OEI) calculations
  • Respecting runway dimensions as: Runway Length, Runway Altitude, Runway Slope
  • Different runway conditions are available: Dry, Wet, Snow, Ice
  • Calculations possible with or without afterburner

 

Mulțumim pentru sprijinul și încrederea acordate.

This image has an empty alt attribute; its file name is els_s_site_512.png

 

 

 

24. Motorul Pratt & Whitney R-1830

Într-un articol anterior (3. Selectare motor și elice), am descris criteriile care au stat la baza selectării acestui motor pentru proiectul IAR 80R. În continuare sunt prezentate informații suplimentare, care au stat la baza acestei decizii.

P&W R 1830-75 montat pe batiu – avion restaurat F4F Wildcat

P&W R – 1830 – 35  de pe B 24 Liberator 

(acestea au mai “zburat” în Romania între 1943-1944)

P&W R-1830-92 – DC-3
(cel mai probabil aceasta va fi varianta folosită pentru IAR 80R)

P&W R -1830 secționat

P&W R -1830  reconstruit de un mecanic pasionat

Demontarea unui R-1830-92 

Engine start YAK 3U fabricat la Avioane Craiova

Depozit piese si motoare

   

Reparatii componente si accesorii în ateliere specializate cu certificare FAA

În concluzie, există motoare R 1830 în diverse variante, piese de schimb, componente și accesorii (magnetouri, pompe ulei, pompe benzină, carburatoare, etc.).

Pentru proiectul IAR 80R se va colabora cu firme specializate din SUA care livrează motoare complete, cu 0 ore după reparație, garanție și cel mai important, cu certificare FAA și EASA.

Prețul unui astfel de motor este în jur de 60 – 75 000 $.

23. IAR 80R – un proiect de ștafetă

  Prima grupă de studenți ai Facultății de Inginerie Aerospațială, care a lucrat în platforma 3DEXPERIENCE pe parcursul practicii de vară la ALTEN Delivery Center Bucharest, și-a încheiat activitatea,  Sperăm că le-a plăcut ceea ce au făcut și le mulțumim pentru contribuția lor la proiectul IAR 80R.  Echipa SkyLegend apreciază perseverența și răbdarea în reconstituirea desenelor originale, mai mult sau mai puțin inteligibile și transpunerea lor in modele 3D. Ne dorim ca această activitate să le folosească în dezvoltarea profesională viitoare, inclusiv prin contactul cu proiectul unui avion  ce are o deosebită importanță în istoria aviației române.

Ceea ce au reușit să realizeze este  un SAM, (Space Allocation Model), care va constitui baza de plecare pentru designul detaliat.  O parte din piese a  fost realizată în detaliu, urmând să fie verificate, eventual corectate și aprobate final de specialiști cu mai multa experiență. Regulile din aviație sunt foarte stricte.

Deși avionul este  proiectat în anii ’30, soluțiile constructive sunt complexe și în plus, IAR 80R trebuie realizat respectând cerințe de design la nivelul actual, condiții obligatorii admisibilității sale la zbor. Acestea sunt sarcini specifice proiectelor de reconstrucție, când trebuie păstrată  cât mai mult forma originală, cu îndeplinirea specificațiilor din regulamentele moderne de proiectare.

Numărul de piese și ansamble incluse în SAM crește pe zi ce trece, fiind în prezent de peste 800 repere identificate și plasate în 3D, unele realizate conform desenelor originale, altele având design nou, din cauza lipsei desenelor originale sau a detaliilor.

În continuarea proiectului, începând cu luna octombrie, o nouă grupă de studenți va continua activitatea începută, în cadrul CATIA Lab 3 din Facultatea de Inginerie Aerospațială București 

Sperăm că această activitate a fost utilă viitorilor ingineri de aviație și sperăm că cel puțin o parte s-au îndrăgostit de avion și de proiect și vor contribui în continuare, voluntar, până când îl vom vedea zburând.

 O parte din inginerii de excepție care au proiectat acest minunat avion, au fost ulterior profesori în cadrul Politehnicii din Bucuresti și au format generații de studenți din rândul cărora mulți au devenit la rândul lor dascăli de prestigiu. Ce au început Elie Carafoli, Ion Grosu, Mircea Grosu-Viziru, Teodor Gârneț, Ion Coșereanu, Gheorghe Zota, Gheorghe Valner, Adrian Stambuleanu și mulți alții, a fost continuat în cadrul industriei aeronautice române, unii specialiști astfel formați activând cu succes în prezent și la marile firme de aviație din SUA, Canada și EU.

Proiectul IAR 80R trebuie să fie ștafeta care unește toate aceste generații într-un proiect comun. Acest proiect nu este al unei persoane (gen “proiectul meu”), nici măcar al unei echipe, este ștafeta ce trebuie predată cu succes pentru continuitate și menținerea tradiției.

Pornind de la ce s-a putut găsi din documentația originală, ingineri de specialitate, unii trecuți de a doua tinerețe dar plini de energie și vigoare, educați de cei ce au proiectat IAR 80, alții mai tineri și entuziasti, toți cu o vastă experiență, sau pasionați de aviație cu vaste cunoștințe în proiectare, designeri talentați, studenți dornici să își croiască un viitor în aeronautică, simpli simpatizanți activând ca voluntari, sponsori din țară și străinătate,  s-au angajat în acest proiect ce trebuie sa fie liantul între generații și ștafeta către viitor.

Sperăm să realizăm un proiect complet și un istoric cât mai exact al avionului,  acestea  putând fi mijloace de educare pentru cei tineri și în final un avion în stare de zbor care să atragă publicul larg comunicând mesajul :

Așa se nasc marile pasiuni, marile proiecte și marii specialiști ! Cu predarea ștafetei !!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22. Trenul principal de aterizare IAR 80 R – studiu preliminar

 Alegerea soluției constructive finale pentru trenul de aterizare al avionului IAR 80R, necesită parcurgerea mai multor etape .

La trenul original, s-a folosit un amortizor capsulat separat, montat în interiorul unui sistem  telescopic format dintr-un tub exterior și un tub alunecător. (am folosit denumirile originale – vezi desen). Tubul exterior este fixat de cheson ( piesa de prindere în lonjeroanele aripii), iar tubul alunecător are atașate furca si axul roții. Cele două tuburi sunt legate printr-un sistem de articulare, denumit compas, care nu permite rotirea axială,

Ansamblu aterisor

C-5274-IAR-80A-Aterisor-Aterisor-2

Amortisor

C-5251-IAR-80A-Aterisor-Amortizor-cursa-180mm

 Acest tip de soluție constructivă, nu mai este folosită în prezent, corpul jambei fiind chiar cilindrul amortizorului, iar tija este prinsă direct de axul roții. 

 Pentru IAR 80 R, se încearcă folosirea unui tren de aterizare asemănător ca dimensiuni și disponibil pe piață, adaptat cu eventuale modificări. O soluție posibilă este trenul utilizat pentru avioanele de antrenament North American T 28 Trojan. Mai multe detalii au fost prezentate într-o postare anterioară. (vezi 5. Selectare tren de aterizare).

Tren T 28 disponibil

Trenul principal de T 28 este disponibil la un preț de 18 000 usd/set, după reparație,

În continuare este prezentată analiza comparativă a performanțelor celor două trenuri IAR 80 vs T 28. A fost folosită varianta trenului de IAR 80A cu o cursă de 180 mm, deoarece pentru aceasta avem documentație originală.  În funcție de configurația  finală a cinematicii, se va stabili o cursă optimă a amortizorului.

p1

p2

p3

p4

În continuare se vor realiza modelele 3D pentru trenul original și cel de T 28 și se va face o analiză a cinematicii.

Pe baza verificărilor dimensionale, se vor evalua soluţiile de modificare a trenului de T 28,

Dacă se vor întâmpina dificultăți, se va proiecta un tren nou.

 

21. Mock-up digital IAR 80R realizat în 3DEXPERIENCE

Construirea unui mock-up, este o etapă esențială în cadrul unui proiect de avion.

Un mockup (mock-up) este un model realizat la scară sau 1:1 pentru avionul ce urmează a fi construit, fiind folosit ca demonstrator și pentru promovare, sau pentru evaluarea proiectului, fiind verificate dimensiunile și eventualele interferențe între componente.

O butadă celebră despre mockup-uri :

“You can fix it now on the drafting board with an eraser, or, you can fix it later on the construction site with a sledge hammer”

(“Poți să corectezi acum folosind o gumă de șters pe planșetă, sau poți să corectezi mai târziu în fabricație, cu un baros”.)

În mod tradițional, mockup-urile erau construite din lemn si placaj, pe baza desenelor inițiale, toate realizate pe planșetă, respectiv în 2D.

Mockup avion luptă (Kawasaki KI 88)

Ki-88-11

În mod cert si IAR 80 a fost proiectat  folosind un mockup de acest gen.

În prezent se folosește mockupul digital 3D.

Pentru IAR 80R, mockupul digital 3D, este soluția de proiectare optimă.

Proiectul său este realizat de echipa Skylegend și este constituit din modele 3D concepute in softuri diferite (SolidWorks, CATIA) pentru fiecare subansamblu, astfel încăt este necesară integrarea  componentelor avionului intr-un un mockup complet.

O soluție deosebită pentru un astfel de caz, când proietanții lucrează în softuri diferite și în plus sunt dipersați geografic, este platforma  3DEXPERIENCE, instalată în cloud pentru studenții Facultații de Aeronave, prin sponsorizare de la ALTEN Delivery Center Bucharest.

Ce este interesant la platforma 3DEx este faptul că se poate creea un mockup digital format din fișiere provenite din softuri CAD diferite,

Așa s-a realizat practic prima etapă:

-master geometria fuselajului IAR 80 a fost realizată in SolidWorks și importată direct in platformă, acum fiind folosită  de către grupa de studenți la crearea in CATIA 3DEx a diverselor subansamble și piese componente.

– pentru aceasta, a trebuit instalat si up-datat conectorul pentru SolidWorks, pentru un user al platformei cu acces la toate aceste softuri.

– utilizarea SolidWorks impreună cu platforma 3DEx este facilă si usor de observat în partea dreapta a ferestrei principale din SW.

– odată instalarea terminată si calculatorul restartat, se poate porni SolidWorks direct din interfața web a platformei, conexiunea fiind din acest moment asigurată, fișierele

SolidWorks fiind necesar a fi salvate intr-un folder creat in mod special de platforma la instalare.

-În ultimele imagini se pot observa uneltele caracteristice lucrului colaborativ, în platformă fiind posibilă o versionare la zi a tuturor elementelor unui proiect, atât pentru fișiere CAD cât si non CAD.

Toate aceste etape au fost posibile prin acordarea de licențe de către Dassault Systèmes  pentru softul SolidWorks membrilor echipei Slylegend și a licențelor CATIA 3DEXPERIENCE pentru studenții Facultații Aeronave.

Mulțumim,

 

20. Echivalări materiale IAR 80 /80R

Una din problemele ce trebuie rezolvate în cadrul proiectării avionului IAR 80 R,  o constituie selecția materialelor de execuție, cât mai asemănatoare cu cele folosite pentru cel original.

Trebuie ținut cont de faptul că în  perioada când a fost proiectat IAR 80 (1937), nivelul de standardizare pe plan internațional era destul de redus și se utilizau denumiri comerciale pentru multe produse din această categorie..

Prima etapă a fost parcursă prin identificarea principalelor tipuri de materiale pentru structură.

Termenii folosiți în desenele originale sunt (fără a fi specificată o normă) :

  •  dural
  •  bandur
  •  oțel CrMo
  •  electron

A urmat stabilirea cât mai exactă a caracteristicilor tehnice pentru acestea, pe baza datelor istorice.

        1. Dural

 Duralumin, dural, duraluminium sunt  denumirile comerciale ale primelor aliaje de aluminiu cu proprietăți mecanice superioare, obținute prin tratament termic.

Duralumin a fost inventat de metalurgul german Alfred Wilm in 1903, în cadrul firmei Durener Metalwerke AG. 

De aici provine termenul dur (Durener) + alumin,

În prezent denumirea, nu mai este folosită oficial, dar, în mod popular, reprezintă aliajele AL-Cu din seria 2xxx , codificare desemnată de International Alloy Designation System (IADS) începănd cu anul 1954.

Compoziția originală a fost ușor modificată în funcție de utilizare : circa 4% cupru, 0.5-1% magneziu, restul fiind aluminiu și alte componente în cantităti mai mici. După tratament termic și îmbatrânire se îmbunătățesc proprietațile mecanice.

A fost  produs si comercializat în Franța în perioada dintre cele două războaie mondiale cu denumirea Avional, sau  AU4G.

În SUA, a fost denumit 17S-T, fiind folosit mai ales sub forma de plăci si foi.

Toate aceste aliaje, sunt echivalente aluminului AL 2017 , care nu mai este folosit în prezent.

Pentru fabricarea avionului IAR 80 a fost importat dural din Franța si Germania.

Chesonul trenului a fost fabricat prin turnare din IGEDUR, un aliaj german conținand cupru și magneziu. 

Nu se vor folosi piese turnate pentru IAR 80R.

Ulterior, în SUA  a fost dezvoltat 24S-T, folosit pentru avioanele din ww2.

Este echivalentul aliajului modern Al 2024 , care va fi folosit pentru IAR 80R.

  2. Bandur

Materialul pentru execuția tălpilor lonjeroanelor de aripă, este denumit în desenele originale “bandur”.

Este o denumire comercială folosită în Franța – bande duralumin (bară plată sau platbandă Al).

Este un produs laminat, care diferă față de tablă doar prin grosime mai mare.

Pentru IAR 80 R va fi folosit tot AL 2024 in loc de Al 2017.

 3. Oțel CrMo

Oțelul de acest tip a fost folosit pentru grinda fuzelajului anterior sub forma de țeavă sau pentru piese prelucrate mecanic – feruri.

Echivalentul modern ce va fi folosit pentru IAR 80 R, este otel AISI 4130.

     4. Electron

Aliajele de magneziu care conțin circa 90% Mg iar restul, cantității mici de alte metale ca aluminiu, zinc, cupru, mangan, etc. sunt cunoscute sub numele de aliaje electron.

Denumirea provine de la compania engleză  Magnesium Elektron Limited, care a comercializat diverse aliaje de magneziu, folosind această marcă.

În perioada interbelică s-a produs în  compoziții  Al-Zn-Mg tip AZ61, AZ81, AZ91, AZ92, fiind fabricat și în Franța și SUA.

Nu se vor folosi aliaje pe baza de magneziu pentru IAR 80R,

      5.  Normalizate

Pe avionul IAR 80 au fost folosite  circa 60 de tipuri de normalizate (nituri, șuruburi, piulițe șaibe, coliere, etc) .

În total sunt  6000 bucăți (fără nituri).

Întrucât nu au fost specificate normele și standardele acestora, se vor folosi numai normalizate certificate pentru uz aeronautic  disponibile în prezent.

19. Documentatie IAR 80 R

Documentația pentru avionul IAR 80 R va fi compusă din  :

A. Proiect preliminar

  1. Caiet de sarcini

Definește principalele caracteristici tehnice și performanțe ale avionului , precum și modificările făcute în comparație cu modelul original.

  1. Geometrie avion

Este definit modelul 3D CAD. Se vor realiza și desene 2D.

  1. Studiu CFD – Computational Fluid Dynamics

Are ca obiectiv verificarea caracteristicilor aerodinamice prin metode de simulare CFD.

  1. Calcul mase și centru de greutate

Pe baza maselor estimate pentru toate componentele se calculează centrul de greutate și variația poziției acestuia în timpul zborului.

  1. Performanțe de zbor

Sunt calculate diagramele de manevră și rafală si se definește anvelopa de zbor.

  1. Calcul de rezistentă

Se face o verificare a calculului original, ținând cont de toate modificările introduse în proiect. Separat se face calculul pentru trenul de aterizare.

B. Proiect detaliat

  1. Drawing tree 

  2. Desene ansamblu 3D si 2D

  3. Desene execuție 3D si 2D

  4. Scheme instalații

  5. Norme și regulamente folosite în proiectare

  6. Proceduri interne folosite în proiectare

  7. Nomenclatorul de repere

  8. Lista materialelor, inclusiv echivalența cu cele originale

  9. Lista normalizatelor

CTehnologie fabricație

  1. Instrucțiuni g-code debitare și prelucrare piese

  2. Fișe tehnologice de execuție

  3. Norme tehnologii și procese execuție

  4. Fișe de lucru și control

  5. Liste scule, unelte, mașini, utilaje

D. Controlul calității

  1. Planul de calitate

  2. Fișe de măsurători

  3. Fișe control NDT

  4. Documente calitate materiale

 E. SDV-uri – calapoade, gabarite asamblare

  1. Desene ansamblu 3D si 2D

  2. Desene execuție 3D si 2D

  3. Norme și regulamente folosite în proiectare

  4. Proceduri interne folosite în proiectare

  5. Nomenclator de repere

  6. Lista materialelor

  7. Lista normalizatelor

  8. Instrucțiuni g-code debitare și prelucrare piese

  9. Fișe tehnologice de execuție

  10. Norme tehnologii și procese execuție

  11. Fișe de măsurători

  12. Fișe reglaj gabarite

 F. Utilaje de aerodrom si scule speciale

  1. Desene ansamblu 3D si 2D

  2. Desene execuție 3D si 2D

  3. Norme și regulamente folosite în proiectare

  4. Proceduri interne folosite în proiectare

  5. Nomenclator de repere

  6. Lista materialelor

  7. Lista normalizatelor

  8. Instrucțiuni g-code debitare și prelucrare piese

  9. Fișe tehnologice de execuție

  10. Norme tehnologii și procese execuție

 G. Testare

  1. Program teste la sol

  2. Fișe probe la sol

  3. Program teste in zbor

  4. Fișe teste în zbor

 H. Documentație de exploatare

  1. Manual de intreținere avion

  2. Manual întreținere motor

  3. Manuale echipamente

  4. Manual pilotaj

 I. Documentație pentru autorizare la zbor

 J. Planning

 K. Buget