24. Geometrie – Identificare profil ampenaje IAR 80

Una din problemele principale cu care s-au confruntat inginerii din generațiile anterioare, care și-au dorit la rândul lor să  reconstruiască IAR 80-ul, a fost documentația incompletă. Deși desenele păstrate conțineau conturul profilelor de aripă și ampenaj vertical, ele erau doar desene de ansamblu și nu era nicăieri specificat care au fost profilele teoretice folosite. Mai mult, pentru ampenajului orizontal nu s-a păstrat nicio planșă care să conțină desenul profilului.

La rândul nostru ne-am lovit de problema acurateței desenelor și de faptul că la vremea respectivă corecțiile se făceau de multe ori doar modificând cotele pe desen nu și desenul în sine. Cum proiectarea geometriei de bază nu mai putea avansa, problema identificării profilelor nu a mai putut fi amânată.

Activitate de măsurare și relevare a ampenajului original – februarie 2019

Studiul a fost realizat de echipa SkyLegend asignată taskului respectiv, formată din:

    • Arthur Nicolae
    • Emilian Huminiuc
    • Sorin Ploscaru

Analiza

Punctul de plecare a fost desenul original “C-2055 – Vârf direcție” care conține cotarea profilului pe zona derivei. Porțiunea de profil care face parte din direcție nu este cotată.

C-2055 Original scan

Redesenând capătul ampenajului vertical conform desenului original (curba este formata din 2 arce de cerc cu razele 470mm și 565mm) și intersectând cu axa unde este specificat profilul (213+108+7-13= 315mm de la vârful ampenajului) rezultă o coardă a profilului de ~950mm (vezi “Fig.1 Vârf Direcție“).

Fig.1 Vărf Direcție

Analizând cotele de profil din desenul original s-a observat că ele sunt date conform tabelului normat al profilelor așa cum se folosea la vremea respectivă, și anume la procentele din coarda: 0, 1.25, 2.5, 5, 7.5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 95, 100 %.
Acest lucru a condus la concluzia că punctele cotate în desen corespund până la 50% din coardă. Astfel ar rezulta o coardă a profilului de 444 x 2 = 888mm care nu corespunde cu valoarea de 950mm rezultată din desenul refăcut !
La un studiu mai atent al desenului original (care nu are o calitate a scanării foarte bună) se poate observa totuși că desenul a fost șters și modificat astfel încât suprafața direcției să fie mărită. Asta înseamnă că profilul și implicit partea fixă a ampenajului vertical (deriva) nu au fost modificate – deoarece ar fi “indus” și modificări structurale ale fuselajului în zona respectivă – iar zona de direcție a fost mărită printr-un simplu “stretch” al profilului. Redesenând capătul ampenajulu orizontal să fie de formă circulară cu raza folosită în zona de direcție (470mm) și intersectând cu poziția nervurii rezultă o coardă de ~888mm (vezi “Fig.2 Vârf Direcție completat“) ceea ce pică exact peste calculul făcut anterior.

Fig.2 Vârf Direcție completat

Normalizând datele de profil avute până la 50% și folosind doar punctul de 100% (888mm) având valoarea 0.5mm conform desenului original, am construit tabelul profilului (vezi “IAR80 Coordonate profil ampenaj vertical“)

IAR80 Coordonate profil ampenaj vertical

Acest profil l-am suprapus peste profilul NACA cu 4 cifre corespunzător grosimii maxime rezultate (8% poziționată la 30% din coardă) adică NACA0008.
Profilul normal NACA are totuși o rază a bordului de atac diferită de profilul desenat al IAR 80. Utilizând metodele de modificare a razei bordului de atac descris în memorandumul NACA publicat la vremea respectivă (vezi bibliografie) s-a obținut un profil care se suprapune foarte bine peste profilul dedus din desenele IAR 80 (vezi “Fig.3 NACA0008-33 vs. IAR80“)

Fig.3 NACA0008-33 vs. IAR80

Confirmarea rezultatelor pentru ampenajul orizontal

Pentru aceste tipuri de avioane, ampenajul vertical și ampenajul orizontal folosesc aceeași clasă de profile (cel mult cu grosimi relative diferite), așa cum este specificat și în cartea lui Grosu. Continuând analiza și pentru ampenajul orizontal și coroborând datele măsurate ale ampenajului original de IAR 81 s-a obținut pentru nervura 4 corespunzătoare corzii medii aerodinamice o grosime relativă de 6% ceea ce se identifică exact cu mențiunea din cartea publicată de inginerul proiectant al IAR-ului – Ion Grosu.
Mai mult, grosimile relative obținute prin extrapolare pentru nervurile importante (nervura 0 la încastrare, nervura 8 de capăt și nervura 4 a CMA) au o valoare rotundă până la prima zecimală (vezi datele marcate cu rosu în “Fig.4 IAR80 AO airfoil data“) lucru care ar corespunde unei logici corecte de proiectare.

Fig.4 IAR80 AO airfoil data

Pasul următor a fost o analiză a curbelor aerodinamice pentru zona de viteză minimă a avionului astfel încât profilul ampenajului să nu piardă portanța înaintea aripii – vezi “Fig.5 Airfoils Wing vs. AO & AV IAR80” care confirmă acest lucru.

Fig.5 Airfoils Wing vs. AO & AV IAR80

Concluzia finală este că pentru proiectarea ampenajelor avionului IAR 80 s-a folosit un profil NACA cu 4 cifre cu raza bordului de atac modificat.

Astfel, în desenul original C-2055 a fost folosit profilul NACA0008-33.
Ușoara diferență dintre profile în zona de 50% se datorează deformării voit aplicate în zona șarnierei unde s-a întărit structura.

Fig.6 Profilul dedus aplicat în proiectarea ampenajelor

Autor: ing. Arthur Nicolae

Bibiografie:
1. Charles L. Ladson, Cuyler W. Brooks, Jr., and Acquilla S. Hill, Computer Program To Obtain Ordinates for NACA Airfoils, Hampton, Virginia, 1996

2. Eastman N. Jacobs, Robert M. Pinkerton, NACA Report 537-610, Hampton, Virginia, 1935-1937 

3. Loftin, Laurence K., Jr. Cohen, Kenneth G., NACA Research Memorandum, Aerodynamic Characteristics of a Number of Modifed NACA Four-Digit Airfoil Sections, 1947

4. Grosu Ion, Contribuțiuni la Geometria Avionului, Tip. Astra Brașov, 1944

5. Desene originale IAR 80 (C-2055 - Vârf direcție, C 5751 - Ampenaj orizontal), 1942

6. Măsurătorile de relevare și fotografiile făcute pe ampenajul original al avionului IAR-81 aflat la Muzeul Militar București, Feb.2019


Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

*

code