Instalația elicei la avioanele I.A.R. 80/81

În producția de serie avioanele IAR 80/81 au fost dotate cu elicele VDM (Vereinigte Deutsche Metallwerke), producător german cu fabrici în Frankfurt-am-Main-Heddernheim și Hamburg, Gross-Borstel care a echipat practic întreaga Luftwaffe pe durata războiului.

La prototipul I.A.R. 80 putem observa conul tipic VDM cu axul central gol dar într-o formă alungită, variantă întâlnită doar sporadic în producția de serie, precum și o varintă timpurie a siglei VDM în formă ovală.

Avioanele I.A.R. 80/81 de serie au fost echipate cu elice metalică tripală cu pas variabil de tip VDM 9-11 131. Reglajul pasului elicei se făcea manual de către pilot printr-un sistem acționat electric, acest sistem fiind utilizat pe toată durata producției.

În tabelul de mai jos sunt enumerate caracteristicile principale ale elicei extrase din notița tehnică a avionului: [2]

Tipul VDM 9-11 131 nu este un tip comun și nu îl regăsim în cataloagele VDM ale vremii [8], în schimb, așa cum vom vedea în continuare, componentele sunt practic identice cu cele folosite la variantele inițiale ale avionului Messerschmitt Bf 109 E. Principala diferență constă în faptul că motorul I.A.R. 14 K IV c 32 avea sensul de rotație antiorar (privind din cabina pilotului), sens opus față de motorul DB 601 A,N cu care erau echipate Bf 109 E.

Pentru a înțelege mai bine modul de funcționare al sistemului VDM cu care au fost echipate avioanele I.A.R. 80/81 este bine să recapitulăm principiul de funcționare al elicei cu pas variabil.

Elicea unui avion este in esență o suprafață portantă care, la fel ca și aripa unui avion, va furniza cel mai bun randament aerodinamic la un anumit unghi de atac, acesta din urmă fiind determinat în general de unghiul palei relativ la axul central al elicei și de viteza curentului de aer. În cazul elicei cu pas fix randamentul optim se poate obține doar la un anumit regim de zbor, de exemplu pentru zborul în urcare sau pentru zborul de croazieră la viteză constantă. Pentru a elimina acest neajuns, elicea cu pas variabil permite modificarea unghiului palei și implicit a pasului elicei (distanța parcursa de vârful elicei de-a lungul axului central la o rotație completă). Astfel, la diferite valori ale presiunii de admisie în motor corespund anumite turații și poziții ale palelor elicei.

În diagrama de mai jos sunt reprezentate 3 poziții tipice pentru:

  1. Pas mic, turație maximă a motorului și viteză mică (decolare, zbor în urcare)
  2. Pas mare, turație nominală a motorului si viteză mare (zbor de croazieră)
  3. Pas drapel, pentru rezistență minimă la înaintare în cazul defectării motorului

În funcție de modul de reglare al pasului elicei, sistemele VDM au fost construite în două tipuri:

  1. Sistem manual la care selectarea pasului elicei se face de către pilot la sol sau în zbor. Acest sistem putea fi convertit la modelul automat.
  2. Sistem automat, similar cu cele contemporane, care era dotat cu un regulator de turație constantă (governor) ce permitea menținerea turației elicei la un nivel constant prin reglarea automată a pasului la variația vitezei avionului sau a puterii furnizate de motor.

O caracteristică unică a sistemelor VDM era indicatorul de pas asupra căruia vom reveni pe parcursul acestui articol. În ambele variante, indicatoarele de pas puteau fi mecanice sau electrice.

Sistemul folosit la avionul I.A.R. 80/81 a fost cel manual cu indicator mecanic, acest tip de indicator fiind caracteristic avioanelor monomotor. Din păcate sistemul nu a fost îmbunătățit prin adaptarea la unul automat deși acest lucru se putea face relativ ușor (cum a fost de exemplu cazul avioanelor Bf 109-E). Dealfel Maiorul Hendrick al Luftwaffe care a testat avionul IAR 80 Nr.2 pe data de 23 martie 1941 a subliniat acest neajuns major.  Nu ne este clar care au fost considerentele ce au determinat această decizie din partea fabricantului I.A.R., poate speranța echipării cu un motor mai puternic, poate considerente de cost sau logistice, cert este că această limitare a constituit un dezavantaj important pentru piloții I.A.R. 80/81, în special în luptele aeriene.

Ansamblul instalației elicei la I.A.R. 80/81 este descris în diagrama de mai jos [1]

Motorul electric (a) era conectat la angrenajul reductor pentru reglarea unghiului palei (G) printr-un ax flexibil (h). Un ax flexibil similar (i) conecta angrenajul reductor cu comutatorul limitator (e). Acesta din urmă avea rolul de a menține variația unghiului palei într-o gamă de valori prestabilită, în cazul I.A.R. 80/81 valoarea minimă fiind de 25°. În partea opusă limitatorul era conectat cu indicatorul mecanic prin alte două axe flexibile (k, l) trecând prin peretele parafoc. Comutatorul manual (b) comanda creșterea sau scăderea pasului elicei prin intermediul limitatorului care la rândul său acționa motorul electric.

În figura următoare este redată o copie tradusă în limba engleză a diagramei din manualul de mentenanță VDM, Ed. 1939 [6]. Spre deosebire de diagrama din manualul I.A.R., aceasta ilustrează și varianta cu indicator electric având în plus un condensator pe circuitul indicatorului electric pentru a limita interferențele, restul de componente fiind identice.

Majoritatea componentelor erau furnizate de producătorul german V.D.M. dar o parte din accesorii (axele flexibile, suporții de prindere, etc.) au fost produse la fabrica I.A.R., spre exemplu axul flexibil al motorului electric C-3430-04 conform nomenclatorului I.A.R. și alte componente ilustrate în diagrama de mai jos:

Comutatorul pentru reglajul elicei (tip VDM 9-9501) era un comutator cu pârghie special dezvoltat pentru a acționa elicea reglabilă VDM și era utilizat pentru comanda motorului VDM 9-9500.12.

Prin apăsarea continuă a comutatorului se regla unghiul palei, și implicit, așa cum am arătat anterior, turația motorului („Drehzahl”) la o anumită deschidere a manetei de gaze. Pe comutator erau prevăzute trei poziții de comutare și o poziție de oprire. În poziția „-großer”, motorul electric era acționat în sensul de reducere a unghiului palei și deci de creștere a turației până se atingea unghiul minim al palei moment în care limitatorul decupla automat motorul . În poziția „-kleiner” motorul era acționat în sens invers rezultând o scădere a turației până la poziția unghiului maxim. Când era eliberată pârghia comutatorului revenea automat în poziția neutră la care motorul de reglare era oprit. În poziția „Segelstellung”, pârghia comutatorului era reținută de o fantă în panoul frontal. În această poziție, necesară pentru zborul planat, pasul elicei revenea în mod automat în pasul mare corespunzător unghiului maxim al palei iar motorul se oprea automat.

Comutatorul era instalat în stânga pilotului, deasupra manetei de gaze (poziția (z) în figura de mai jos).

Figura 1. Panoul de bord, IAR 80

Acest tip de comutator a fost folosit și în variantele inițiale ale Bf 109 E fiind înlocuit ulterior cu un sistem mai ergonomic fixat pe maneta de gaze, un precursor al sistemului HOTAS modern (Hands On Throttle and Stick) folosit în ziua de azi pe avioanele militare. Din păcate avionul I.A.R. nu a beneficiat de îmbunătățiri similare.

Comutatorul pasului elicei la Bf-109

Poziția palelor elicei putea fi citită pe indicatorul mecanic VDM 9-9500.30/31, acest tip de indicator fiind caracteristic avioanelor din Luftwaffe.

Indicatorul avea forma unui ceas fără marcaj numeric și se citea la fel ca acesta (de exemplu pornirea motorului se făcea la ora 10, decolarea la ora 12, picajul la ora 09:30, etc.). Unghiul minim corespundea orei 12 și unei turații nominale de 2200 rpm iar cel maxim orei 09:30 și unei turații de 1650 rpm.

În acest fel piloții aveau o indicație relativă și ușor de reținut a poziționării palelor, nefiind interesați de valoarea exactă a unghiului palei. Inginerii britanici care au analizat sistemul VDM în timpul războiului nu au înțeles rostul acestui indicator și l-au considerat superfluu având in vedere că avioanele aliaților erau dotate cu o manetă pentru reglarea turației motorului care funcționa la fel ca și maneta de gaze. Prin poziționarea acestei manete înainte sau înapoi pilotul obținea turația dorită, poziția relativă a manetei având în acest caz și rolul de indicator aproximativ al pasului elicei.

La avionul I.A.R. indicatorul de pas VDM era poziționat în partea din stânga sus a panoului de bord (vezi poziția (e) în figura 1 reprezentând panoul de bord).

Un comutator instalat în spatele indicatorului (marcat A/B) permitea schimbarea sensului de rotație.

Autor: ing. Răzvan Mărgăuan 

 

Va urma ….

 

Bibliografie:

1. Notița tehnică a avionului de vânătoare I.A.R. 80 cu motor I.A.R. 14 K. IV. C. 32, Brașov 1941

2. Notița tehnică a avionului I.A.R. 80 Ediția II-a, Brașov 1943

3. Catalog piese de schimb I.A.R. 80/81

4. Notița tehnică a motorului IAR-14K IV c32, Brașov 1942

5. John D. Waugh, Particulars of the German VDM, SAE Journal Vol. 52, No. 8, 1944

6. Bedienungs und Wartungs­Vorschrift für die VDM-Verstelluftschraube, 1939

7. VDM-Verstelluftschrauben Geräte-Handbuch Beschreibung und Wirkungsweise sowie Bedienung und Wartung für elektr. Drehzahlregelanlagen, 1941

8. Ersatzteilliste für die VDM-Verstelluftschraube, 1939, 1941, 1944

9. Marco Fernandez-Sommerau, Messerschmitt Bf 109 Recognition Manual, Ian Allan Publishing, 2004

10. P. Blackah & M.V. Lowe, Messerschmitt Bf 109 Owners’ Workshop Manual, Haynes Publishing 2009

11.  Principiile zborului, Aeroclubul României, București 2011

12. https://digital.deutsches-museum.de/item/73585/

13. ME109 Bf109 DB605 Engine Propeller pitch demonstration from a Luftwaffe Messersschmitt (https://www.youtube.com/watch?v=qIpZAu61OM8)

14. https://www.facebook.com/rww2aa/posts/iar-80-c-nr-264-esc49-gr-4-vtpilot-adj-av-olaru-aurel-shot-down-on-04021944-by-g/2454965397911586/

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *

*

code