Structurile aerospațiale sunt dificil de calculat din cauza complexității lor în materie de geometrie, configurație și sarcini ce acționează asupra lor. Cu timpul, aplicarea metodelor din rezistenta materialelor nu a mai rămas suficientă pentru a putea dimensiona o structură astfel ca greutatea ei să fie minimă, conform trendului mondial concurențial.
O dată cu apariția calculatoarelor au putut fi abordate cu îndrăzneală metode mai greoaie de calcul care țin seama de deformarea structurii, obținând cu date mai precise ce se întâmplă în interiorul ei.
În esență au fost abordate 2 căi, Metoda Forțelor și Metoda Deplasărilor. Ambele metode aparțineau calculului cu elemente finite, structura fiind idealizată în mai multe elemente, să zicem, bucăți de lise, tălpi de longeroane, panouri, inimi de longeroane, grinzi, feruri, toate elemente elastice legate intre ele într-o rețea de noduri în care se puteau fi introduce sarcinile exterioare (forțe, momente, temperaturi).
Metoda Forțelor, abordată doar pentru bare la cursul de Rezistența Materialelor, dar la nivel profesional mai completă, presupune introducerea unor tăieturi în structură și înlocuirea lor cu sarcini interne, care trebuiau determinate astfel încât să nu apară în timpul deformării deplasări diferite pe cele 2 fețe ale tăieturii. Rezultă un sistem de ecuații lineare având ca necunoscute eforturile interioare din tăieturi.
Metoda Deplasărilor lua ca necunoscute deplasările nodurilor sub acțiunea sarcinilor exterioare date, nu mai aveai nevoie de măiestria de a face tăieturi în structură, iar structura putea fi mărunțită și mai mult pentru acuratețea rezultatelor.
Pentru că povestim ce era la începutul anilor ’70, amintim că la cursul ținut de celebrul prof. Argyris la Imperial College London, colegiu absolvit de fostul coleg Victor Giurgițiu, profesor la Blacksburg University Virginia, sau pe unde o mai fi, se preda metoda forțelor. Motivul era simplu: calculatoarele nu erau capabile să rezolve sisteme prea mari de ecuații, metoda forțelor cerea mai puține, înlocuindu-le cu efort uman supercalificat, în timp ce metoda deplasărilor cerea un număr de ecuații pentru fiecare nod al rețelei, foarte mare.
De aceea m-am gândit că trebuie să atac Metoda Deplasărilor, să poată fi folosită de orice stress inginer, care simte structura, fără să intre mult în haina matematică. Face față calculatorul? Adevărat, greu la început! Dar tehnologia evolua.
Sintaxa limbajului FORTRAN, cerea un nume, a fost DEPLADA, DEPL de la deplasări și ADA de la numele meu. Avea și o poreclă Obladi-Oblada, că mai era vremea Beatles-lor.
Am dezvoltat DEPLADA pentru proiectul de absolvire al cursului de programatori de la CEPECA1, în 1972, variantă pentru structuri plane, după teorii didactice ce puneau accentul pe înțelegere, mai puțin pe eficiența calculatorului.
Am trecut apoi la varianta în 3D, întâi cu elementele de bară care legau 2 noduri în spațiu, apoi cu panouri triunghiulare care legau câte 3 noduri. Memoria calculatorului nu mai era suficientă, pe probleme reale trebuiau stocate matrici uriașe pentru a trebui înmulțite sau inversate, au început durerile de cap cu folosirea dispozitivelor periferice, discuri si benzi magnetice. Institutul nu avea calculator la Centrul de Calcul, rulam programele la CEPECA sau la calculatorul similar al MAI de lângă Sala Palatului unde șef era un instructor de la CEPECA, ing. Bogdan. Pentru o greșeală în vreo cartelă perforată mai așteptai o zi, două până îți mai venea rândul.
Găseam însă îndrumări prețioase de la Nicolaie Crețu, șeful centrului nostru de calcul, inginer hardist, sau de la ing. Bogdan, un tip foarte sever la CEPECA, dar cumsecade când era vorba despre procesele din calculator, fiind specialist în limbajul cod mașină.
Așa am ajuns să știu că pe disc trebuie scrise mai multe date deodată, calculezi o linie dintr-o matrice, o transferi pe disc și eliberezi memoria internă pentru altă linie, ș.a.m.d., să modific programul, și sa-mi vină și alte idei în ordinea operațiilor.
Cu multe îmbunătățiri aduse, care au tot continuat până la abordarea prin 1976 a altui program, prima rulare mai serioasă a programului DEPLADA a fost pentru modelul cadrului 9 de la IAR-93 prototip.
Cadrul 9 era cadru etanș, supus presiunii din cabină, dacă vorbim de partea lui superioară, sau de preluare a sarcinilor verticale introdu-se de jamba de bot și transmise structurii fuzelajului, dacă vorbim de el ca ansamblu.
Modelul a constat din cadrul 9 idealizat cu panouri și bare care preluau presiunea, sau după caz sarcinile din aterizare, conectate în 31 de noduri, unele din ele având încărcările din structură. Cadrul propriu zis era înconjurat până la poziția cadrului 10 de înveliș, idealizat cu panouri triunghiulare. Nodurile poziționate la cadrul 10 erau fixe, nu aveau deplasări, nu aveau ecuații. Sub acțiunea sarcinilor doar cele 31 noduri sufereau deplasări, în spațiu, câte 3 translații și 3 rotații, în final trebuia rezolvat un sistem de 186 necunoscute, în câteva cazuri de calcul. Timpul de rulare a programului, cu generări de matrici, operații între ele, rezolvare de sistem, calculul de eforturi unitare în bare și panouri, a fost de 4 ore și jumătate. Timpul costă bani, aveam obiceiul sa afișez ora și a timpilor intermediari să vad eficiența îmbunătățirilor. Cea mai mică unitate a timpului afișat era sutimea de secundă. Azi dacă aș rula programul pe cel mai ieftin laptop, durata totală ar fi sub o sutime, afișat 0.00 secunde. De acea metoda forțelor nu mai există de mult pe piață, mai ieftin decat sa plătești un inginer supercalificat, pui măgăoaia sa toarcă, oricum îți bați joc de ea să-ti afișeze o fotografie.
Bucurie mare!
Dar stai să vezi rezultate acum: maldărul de imprimantă, că așa i se zicea hârtiei care ieșea de la imprimantă, trebuia pigulit, cum zicea portarul când ne vedea ce facem când așteptam șoferul să ne ducă la CEPECA. Aveam de redactat lucrarea în care analizam fiecare părticică, să comparăm rezultatul cu valori admise sau să facem calcule suplimentare de detaliu.
Să vedem acum, ce se întâmplă cu stâlpii aceia de oțel, care încorporează lagărele de oscilare a corpului jambei.
Băi, vezi că nu i-ai trecut codul materialului, cum de a mers?
Aoleu, a luat proprietățile de la dural, așa e făcut programul, dacă nu ai nimic în coloana 80, se consideră că folosești primul material din listă.
Păi de ce?
Mi-a făcut Leanța de la perforare garagață că face scurtă la mână pentru a bate un 1 in ultima coloană, nu se trece pe formular decât dacă pui alt număr. Și nu l-a observat.
Alți 2 lei, mai trage o dată, numai că e mai mult de 2 lei. Hai acasă, vedem mâine. Aluminiul e de vreo 3 ori mai flexibil decât oțelul.
Putem să facem ștăngile alea din dural?
Nu, că ne complicam cu lagărele.
Vezi că pofilele frezate U din dural au rezerve mari de rezistență.
Ce vrei să spui?
Ele fiind spate in spate cu ștăngile, sunt conectate pe noduri comune.
Genial, hai la Stelu!
Stelian Ciobotaru proiecta zona aceea.
Stelică, ce ai face tu dacă nu ar fi fierătăniile astea?
Aș așeza feruri cu lagăre direct pe pereții kilei, uite așa. Nu vezi ce table groase sunt deja adăugate pe kilă aici?
Eu nu mai corectez materialul, scot ștăngile cu totul din model, să ne convingem. Câteva cartele mai puțin!
Alte ore de calculator dar am realizat ceva.
Soluția inițială de prindere in kilă a jambei era de mult timp decisă de mai marii proiectului in ședințe YU-RO. Directorului Moisei i s-a părut suspect că lipseau stâlpii de pe kilă, în vizita de la Bacău, a cerut lămuriri, i s-a arătat noul proiect și nu a mai comentat. De, subalternii lui erau de vină și poate devenea mândru că îi avea. La serie s-a adoptat o soluție și mai bună.
Alt model DEPLADA a fost folosit la calculul kilei la aterizare, la componentele longitudinale ale încărcării jambei.
În vara lui 1973 Viorel Onea din colectivul lui Radu Manicatide mi-a cerut cutia cu cartele:
Dacă tot pleci în concediu, dă-mi-le și mie, te rog, să verific suportul motor de la 823!
OK, dar nu am telefon acasă la Câmpulung, crezi că te descurci?
Încercarea moarte n-are… și i-am lăsat și un set de date pe niște formulare de bătut cartele, pentru ghidare.
La întoarcere găsesc cutia pe birou cu un mesaj, Mulțumesc, a ieșit foarte bine.
M-a bucurat foarte mult că altcineva îmi poate folosi programul după un instructaj mai mult decat sumar.
Dar cu cei de la Avioane Ușoare am avut și neplăceri legate de cea ce se numește acum proprietate intelectuală, s-a întâmplat mai târziu, Manicatide nu ar fi permis așa ceva.
Nu povestesc mai mult decat că a fost sancționat un coleg care a greșit cedând presiunilor unui șef cocoțat politic, care nu a pățit nimic.
Programul DEPLADA a fost folosit și mai târziu la calculul cadrelor de forță, ale fuzelajului posterior de preserie.
Istoria începe de la prototip când ne necăjeam cu alte metode care dădeau rezultate neverosimile din cauza unui viciu de aplicare, nedescoperit la timp. Au încercat matematicienii programe pe calculator, noi inginerii metode grafice pe planșete, și la ei și la noi dacă o distanță din multe altele se modifica cu un mm, rezultatele ieșeau pe dos.
Dar au venit probele statice la prototip și am avut ocazia să punem multe mărci tensiometrice pe cadre, daca instalația nu le putea citi odată pe toate, se repetau probele pentru a le citi pe rând la 2-3 cadre deodată.
Deși la prototip calculele erau considerate terminate, au fost rulate modele DEPLADA de cadre prototip. Cu alte cuvinte, în activitățile de comparare a calculelor cu rezultatele experimentale, în loc de rezultatele calculelor oficiale de la prototip, s-au folosit rezultatele post factum obținute cu metoda elementelor finite, cu DEPLADA. Rezultatul a fost găsirea metodei adecvate pentru verificarea cadrelor de forță. Mai ales că venea calculul fuzelajului posterior de preserie. Astfel au fost calculate cadrele 40, 42, 43 și 45.
În urma accidentului din 1976 soldat cu desprinderea semi-ampenajului orizontal și prăbușirea dublei cu coada de preserie, au urmat anchete penale dar și tehnice în diferite compartimente.
La noi a venit prof. Avădanei, un domn colonel foarte cumsecade de la Academia Tehnica Militară. Era cunoscut în biroul nostru de la diferite conferințe științifice. Avea niște calcule cu care nu se putea justifica rezistența cadrelor și vizibil jenat, voia să le discutam. Metoda lui nu putea fi alta decât cea folosită de noi în trecut, preluată dintr-o carte franțuzeasca a lui Paul Vallat, Résistance des matériaux appliquée à l’aviation, 1950.
– Domnul profesor, dați-i unui student tabelul acesta, cereți-i să refacă calculul modificând cu 1 mm raza aceasta, ce ziceți rezultatele vor fi cam aceleași?
– Ar trebui să fie, dar de ce nu sunt?
– Sistemul de ecuații este slab condiționat, sunt numai 2 ecuații cu 2 necunoscute, schimbi puțin un coeficient, se schimbă soluția.
Se uită din nou pe calcule, face un determinant, zice da, e foarte mic, poate aveți dreptate. Dar voi cum calculați?
A fost foarte încântat, a văzut comparația de la prototip între rezultatele citite la proba statică și calculele teoretice făcute cu metoda deplasărilor. Regretul lui era ca nu putea să o aplice și el cu studenții, aveau un calculator rusesc vechi, mai tot timpul defect.
Interesant că în acele vremuri nu erau încă accesibile programe din import. Profesorii de la Institutul de Construcții București, având stagii în străinătatem au adus programul SAP, open source, scris prin voluntariat. În diferire ramuri industriale se încerca implementarea lui, dar nici calculatoarele românești fabricate sub licență franceză nu se simțeau prea bine.
In 1974 Institutul a fost dotat cu un sistem CDC-3500, specializat in calcule mai curând științifice decât economice. Contractul a facilitat accesul unor specialiști la VFW-Fokker Bremen care folosea un astfel de calculator, pentru a prelua diferite programe de calcul. Daca acestea nu erau de dat pentru că înglobau date confidențiale, totuși specialiștii lor le puteau descrie și da bibliografie delegaților noștri. Astfel am putut avea acces printre altele, la 2 programe cu elemente finite, DEM cu metoda deplasărilor și RUMPF pentru calculul fuzelajului cu metoda forțelor.
DEPLADA își făcuse treaba de pionierat in industria aviatica română, veneau alte vremuri cu perspective mai accelerate de dezvoltare.
Ion Adam