15. 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 80R va fi folosit tot AL serii superioare.

3. Oțel-Crom-Molibden

Tuburi din acest tip de aliaj a fost folosit pentru suportul motor şi pentru grinda fuzelajului anterior.

S-a utilizat acelasi tip de material şi pentru realizarea ferurilor de joncțiunilor avionului sau a şarnierelor.

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

13. Drawing tree

Blueprints

În lumea aviației, pentru construcția şi întreținerea avioanelor se folosesc în mod curent planşele, așa-numitele “blueprints”.

Scopul de bază al planşelor este de a descrie simple piese, ansamble sau modul cum se pot realiza montajele ansamblelor şi reparațiile diferitelor componente, într-o maniera grafică şi de a furniza o serie de informații de proiectare, specificații, toleranțe, materiale şi multe altele.

Desenele folosite în procesul de fabricație al unei aeronave sunt în general împărțite în trei categorii diferite:

  • desene de detaliu care furnizează informații pentru o singură piesă;
  • desene de ansamblu care arată mai multe piese unite între ele;
  • desene de montaj sau instalare care oferă informații despre poziționarea şi modalitatea de montare a ansamblului pe aeronavă sau a subansamblului pe un ansamblu superior.

În afară de cele trei categorii existente la IAR80 regăsim şi desene de detaliu pentru ansamble sau montajele lor care aduc informații suplimentare necesare procesului de fabricație.

În timpul producției unui avion, sunt aduse modificări din diferite motive. Pot fi considerate modificări de reproiectare completă sau parțială a unei componente, al unui subansamblu sau ansamblu. Un alt exemplu de modificare poate fi schimbarea procesului prin care se realizeaza o componentă sau cea a grosimii materialului.
Corespunzător, planşele au revizii diferite şi trebuiesc folosite în concordanță cu varianta de avion aleasă.

Drawing tree

Reprezintă un sistem ierarhic folosit pentru a localiza o anumită piesă sau ansamblu într-un set de planşe, desene.
În cartuşul unui desen de detaliu al unei piese este alocat un cod unic corespunzător şi un alt cod al ansamblului superior din care face parte.
Desenul cu codul ansamblului superior prezintă montajul acelor piese de detaliu în ansamblul alcătuit.
În cazul avionului IAR80 există coduri diferite pentru planşa ansamblului în sine şi montajul ansamblului respectiv.

Prezentăm în continuare indexul desenelor avionului IAR 80R, ce are la bază indexarea originală a componentelor avionului.
Astfel, reperele originale sunt indexate C-XXXX, cele existente dar reproiectate complet R-XXXX, cele similare S-XXXX, iar reperele complet noi R-YYYY.
În acest fel se păstrează o trasabilitate completă a proiectului, de la reperele avionului original până la versiunea finală a avionului IAR 80R.

Schema de codare a reperelor/ansamblelor
Drawing Tree partial al avionului IAR80R

11. Geometria avionului

Pornind de la desenele originale existente si nu numai, membrii echipei Solidworks , au inceput să definească geometria avionului in 3D, urmând a fi generat intreg modelul 3D pâna in ultimul detaliu.

Modelul 3D se va folosi și pentru studiul performanțelor aerodinamice – CFD (Comptational Fluid Dynamics).

 

 

Caietul de sarcini ‘IAR80R’

Proiectul IAR80R urmărește reconstruirea avionului românesc IAR 80, dezvoltat în perioada premergătoare celui de-al doilea război mondial, fiind operațional pe front între 1941-1945 iar apoi ca avion de antrenament până în 1952. După război, numărul avioanelor IAR80 s-a redus considerabil , iar în prezent nu există nici un exemplar recuperat, original. Obiectivul principal al proiectului este acela de restituire istorică, oferind publicului larg din România, dar și din afara țării, posibilitatea de a experimenta o replică cât mai fidelă a avionului original IAR80, în Mock-up virtual 3D, in demonstrații statice și de zbor. În acest sens, au fost recuperate importante documente istorice din perioada de construcție a avionului (1939-1943) iar acestea vor constitui în mare parte fundamentul proiectului.

Asociatia ‚Sky Legend’ a actualizat informațiile și obiectivele în cadrul proiectului IAR80R , a structurat și a planificat din punct de vedere bugetar și timp toate activitățile ce urmează a fi desfășurate în proiect. Astfel o nouă Ediție a Caietului de Sarcini a fost realizată și discutată în cadrul Echipei.

Asociația, înființată în ianuarie 2019 a inițiat acest proiect pe bază de voluntariat cu pasionați de istorie și de tehnică, în special cu dorința de recuperare a istoriei tehnice aviatice românești prin activități, servicii sau acțiuni specifice. Proiectul a fost început din inițiative private și integrat mai târziu în acțiunile și scopul Asociației “SKY LEGEND”. 

Evolutia etapelor preliminare precum și situația actuală a proiectului se pot urmări temporal în graficul atașat ‘Road map’ :

  • 2015 – Primele inițiative private
  • 2017 – Primele măsurători tehnice
  • 2018 – Primul Mock-up scara 1:4 Solidworks
  • 2018 – Crearea Asociației SKY Legend
  • 2019 – Primele articole, interviuri, încercări producție (activitate tehnică, istorică, media)
  • 2020 – Restructurarea Asociației și declararea Scopului Proiectului către Autoritatea Aeronautică Română
  • 2020+ – Dezvoltarea Proiectului (după Caietul de Sarcini ediția revizuita v 1.0 /2020)

Roadmap Proiect IAR80R

Scopul și obiectivele proiectului

Conform Statutului ASOCIAȚIA își propune realizarea următoarelor obiective ce intră în scopul proiectului avionului IAR 80R: recuperarea informației originale, realizarea unui model 3D precum și crearea unei replici la scara 1:1, funcțională, în stare de zbor.

Scop si obiective principale:

  • Constituirea unui fond de documentare care să cuprindă date și informații legate de avionul IAR 80: documentație de construcție, manuale, cărți, planșe, fotografii, filme, etc.
  • Realizarea unui Mock-up 3D fidel documentatiei originale
  • Realizarea documentației de execuție a avionului replică și a pregătirii de fabricație aferente, prin proiectare de către membrii asociației și prin colaborare cu terți
  • Realizarea în colaborare cu firme specializate a avionului IAR 80R
  • Realizarea de teste la sol si de zbor pentru autorizarea la zbor a avionului
  • Înmatricularea avionului, exploatarea și participarea la demonstrații în zbor
Structură Proiect

Pentru buna urmărire a unui astfel de proiect inedit, complex și de durată s-a considerat împărțirea proiectului în mai multe componente relevante, ce au etape de lucru ușor de identificat, distinctibile temporal și cu obiective identificabile.  Alături de capitole precum Project Management și Comunicare și Media, ce se vor desfășura de-a lungul întregului proiect, capitolul Tehnic a fost împărțit în funcție de specificul și complexitatea activităților ce vor fi desfășurate.

Proiectul tehnic va fi structurat în 3 Părți principale: partea de ’ Design și Mock-up’, partea de ‘Producție avion’ și urmărirea constantă a ‚Calității și Siguranței’ . Fiecare dintre acestea va conține o structură internă a pachetelor de lucru specifice.  Exceptând recuperarea informațiilor tehnice, alegerea și luarea deciziilor privind tip-ul avionului pentru 3D design și varianta prototip în producție la scara 1:1, precum și alegerea și achizitia motorului și echipamentelor, desfășurarea celor 3 părți tehnice principale  va începe decalat.

Structura proiectului pe capitole principale este prezentată grafic în figura de mai jos:

În caietul de Sarcini, Proiectul Tehnic și structurarea obiectivelor fiecărei Părți tehnice s-a făcut luând în considerare gruparea acestora astfel:

Partea 1 numită ‘Design și Mock-up 3D’  acoperă:

  • Documentarea istorică și tehnică – Recuperare documentelor tehnice și istorice, scanare, arhivare, catalogare, redactare și transformare în format de utilizare pt Modele 3D
  • Design 3D – Modele 3D (realizate în Solidworks) conform original și variante constructibile
  • Calcule de verificari și validare CFD, FEM
  • Media și Comunicare – Articole istorice, articole despre activitatea de proiect și prezentare www;

Această parte va urmări în principal activitățile de design , construcție 3D, analize și verificări, documentare tehnică a proiectului prin participarea voluntară a  membrilor asociației ‘Sky Legend’.

Partea 2: numită ‘Producție’ acoperă Pregătirea pentru producție, producția propriu-zisă precum și etapele de întreșinere: 

  • Informare pre-producție, capacitate producție și furnizori – Nomenclator piese, Lista furnizori
  • Informare și achiziție Motor – achiziție Motor (faza finală)
  • Proiectare și pregătire producție și achiziții – 3D/2D; producție și achiziții piese, scule/SDV/instrumente
  • Productie – Listă livrari, producție
  • Asamblare și Montaj – Logistică, asamblare subansamble și avion final
  • Proiectare și achiziții echipamente și utilaje pt întreținere și exploatare – Echipamente, utilaje întreținere și exploatare
  • Documentație pentru producție și arhivare – Arhivă și documente de proiect
  • Media și Comunicare – Articole despre activitatea de producție în proiect

Costurile referitoare la achiziții, producție, întrețineri vor fi acoperite din Bugetul proiectului. Acesta se va baza pe sponsorizari sau prin Contracte de colaborare cu alte instituții sau firme. Se urmărește colaborarea cu diverse instituții/companii pentru producția de piese și subansamble. Montajul și asamblarea finală se va face într-o locație stabilită în parteneriatul de montare, întreținere și exploatare.

Partea 3: numită ‘Calitate și siguranță’ acoperă partea de calitate a pieselor, siguranța zborului dar și documentație referitoare la acestea, precum și documentația necesară acreditărilor și acordării dreptului de zbor. Etapele de întreținere, documentație tehnică proiect (manuale) și primele meeting-uri și expoziții aviatice vor intra sub incidența acestui capitol.  

  • Documentația de calitate – Norme de calitate, Lista de modificări (Change Design), Reparații și concesii
  • Verificări și măsurători de calitate și conformitate – Documentație verificări
  • Documentație tehnică și manual – Documentație tehnică (notița tehnică), Manual de Zbor
  • Transport și întreținere – Norme de transport și întreținere; Manual de întreținere
  • Documentație pentru autorizarea de Zbor – Teste sol și de zbor, Cereri și Documentație oficială pt autorizația de zbor (certificat de zbor)
  • Participare și pregătire pentru Expoziții și Meetinguri – Juranle, Proceduri, Documentații
  • Documentație proiect și arhivare – Arhivă și Documente proiect
  • Media și Comunicare – Articole activitate de producție în proiect, prezentare WWW;
Planificarea Proiect

Timpul acordat desfășurarii proiectului este legat și de o serie de factori de risc. Sunt de menționat nu numai dificultățile tehnice precum găsirea unui motor compatibil, similitudinea și adaptarea sistemelor și instalațiilor hidraulice și electrice, producția unui avion în stare de fucționare și aprobările de zbor necesare, dar și riscurile sociale precum: interesul publicului pentru istorie în timp de pandemie Covid și pierderea treptată a generației anilor ´40  ce a dezvoltat și utilizat acest avion.

Luând în considerare ineditul proiectului și dificultățile ce pot apărea în orice etapă și capitol al acestuia, Proiectul IAR 80R se va derula pe o durată de minim 5 ani. O scurtă prezentare ‚Roadmap’ este ilustrată în graficul următor:

Costurile și Buget Proiect

Referitor la Costurile și Bugetul alocate proiectului, pentru o primă estimare a costurilor și bugetului necesar, se pleacă de la următoarele premise:

  • Partea P1 ‘Design și Mock-up’ și de organizare a proiectului va fi suportată de către membrii Asociației sub forma unei implicari active, voluntare pe baza de inițiative precum și conform experienței, cunoștințelor și capacități de implicare.
  • Partea P2 a proiectului, partea de Producție și exploatare va fi parțial bugetată. Se consideră că achiziția pieselor, producția acestora, asamblarea precum și activitățile de întreținere și exploatare a avionului (produsului) vor trebui finanțate. În acest scop se vor urmări încheiarea contractelor de sponsorizare, atragerea investițiilor care să acopere cheltuielile necesare. Se urmărește implicarea partenerilor în cadrul proiectului sub forma de sponsorizare sau de colaborare. După caz, nivelul de implicare, interese sau diverse alte considerente se vor încheia Contracte de colaborare, parteneriate sau contracte de sponsorizare.
  • Partea P3 a proiectului, partea de Calitate și siguranță va fi deasemenea parțial bugetată. Execuția testelor la sol și în zbor, precum și cheltuielile necesare întreținerii și exploatării dar și cheltuielile cu documentația necesară aprobăriilor de zbor și a manualelor vor intra în cadrul Costurilor de proiect. Se urmărește obținerea de parteneriate și sponsorizări care pot să acopere aceste cheltuieli.

Bugetul estimat pentru întregul proiect include activitatea Membrilor și partenerilor pe bază de voluntariat ce se rezumă la nu mai pușin de 14.000 de ore. Costurile de achiziție piese, instalații, subansamble sau materiale precum și partea de producție și testare se estimează inițial la o valoare de cca. 550.000 Euro .  Colaborări, sponsorizări și implicarea activă a partenerilor în proiect sunt benefice și încurajate în proiect.

O comparație istorică, inedita  cu estimările proiectului datând din 1941 sunt de găsit în ‚Catalogul Pieselor de schimb al IAR81 (Anul ediției 1941) :

Asociația Sky Legend prin activitatea proiectului va contribui major la recuperarea documentației originale, transformarea ei în informație digitală, păstrarea acesteia peste generații și nu în ultimul rând punerea la dispoziția publicului larg. Generații de studenți de aeronautică, dar și publicul interesat va putea dispune de o machetă 3D virtuală a avionului ce poate fi folosită în scopuri educative și de intsrucție a noilor ingineri și pasionați de aviație.  Necesitarea recuperării istorice printr-o reconstrucție fidelă și realizarea unui prototip la scara 1:1 , în stare de utilizare și zbor este considerația de bază a proiectului.

Se dorește ca IAR 80R să devină o dovadă a ingeniozității tehnice românești și o sursă de inspirație pentru generațiile viitoare de ingineri, aviatori și pasionați de tehnică și aviație din România și oriunde în lume.

Autor: ing. Daniela Costăchescu

Evoluție proiect

La început a fost un vis.  Apoi s-a născut speranța.  Acum am început un proiect .

Urmează un drum lung, ce va fi străbătut cu perseverență și tenacitate, spirit de echipă și multă, multă muncă. În această rubrică vă ținem la curent cu fiecare pas pe care îl facem, cu fiecare etapă sau eveniment. Vă invităm să comentați pe blog, în categoria Proiect. Și de bine, și de rău.

Ținem aproape!