Prezentul material descrie activități desfășurate pe MFIHCZ=Modelul Funcțional al Instalației Hidraulice și Comenzilor de Zbor, aflat la IAvBacau, pe care am efectuat încercări în anii 1974-1975. Acest material trebuie parcurs după ce se va citi descrierea INSTALAȚIEI HIDRAULICE DE PE IAR 93 aflată pe site la Descriere/Instalații/Hidraulică,
Din păcate datorită regulilor stricte de securitate de la acea vreme, nu am făcut fotografii cu modelul. S-a făcut unfilm, care este probabil pe undeva prin arhiva Institutului.
Generalități
Regulamentele de aviație impun că înainte de efectuarea probelor în zbor cu un avion prototip sau modificat, instalația hidraulică, comenzile de zbor și celelalte subsisteme aferente lor, să fie verificate la sol. În cazul activităților mele de la colectivul laborator de hidraulică și servocomenzi, printre altele au fost și experimentările pe modelul funcțional al instalației hidraulice și comenzilor de zbor (MFIHCZ), realizat la scară 1:1 în raport cu instalația hidraulică și comenzi de zbor de pe avion. Pe MODEL, cum îi vom zice pe scurt, s-au folosit aceleași echipamente hidraulice și de la comenzile de zbor, ca pe avionul prototip.
Amintesc că la IMFCA, în beci la clădirea de pe șoseaua București Ploiești s-a construit în 1972 un Mockup din lemn, care realiza/simula construcția metalică a structurii avionului IAR 93, fiind puse în evidență cadrele.
Fiecare compartiment de proiectare, Electrice, Hidraulică, Combustibil, Climatizare își amplasa aici echipamentele confecționate din lemn și traseele conductelor, cablurilor , ca să evite să se suprapună, să nu se încurce, după care se finalizau desenele de montaj pe avion. Amplasarea echipamentelor și traseelor de conducte pe model s-a făcut după desene care au fost deja verificate la Mockup și puse în practică și pe avionul prototip .
Modelul funcțional, de la Bacău a fost constituit dintr-o structură rigidă de profile sudate sau îmbinate demontabil pe care s-au fixat agregate, echipamente de același tip cu cele care au fost montate pe avion. Proiectarea construcției MODELULUI s-a realizat la IMFCA și la puternicul colectiv de proiectare hidraulică de la Bacău unde șef era la acea vreme căpitanul ing Stanciu Alexandru. În colectiv erau ingineri dar și tehniceni deosebit de bine pregătiți profesional, cu experiență practică de la care am învățat multe , Gonț, Vili, Pătrășcanu.
La București proiectarea MODELULUI a avut loc sub coordonarea d-lui Bencze Carol.
La construcție s-au folosit laminate, profile, țevi pătrate care proveneau de la fabrică din Iași -TEPRO. Ca fapt divers, când am intrat la începutul anului 1974 în hala pentru modele, am rămas suprins că la coada modelului era prins cârligul de acroșare, o bară forjată de peste un metru lungime cu un cârlig lat cam de 120 mm la capul de jos. Exista în instalație un mic cilindru hidraulic pentru acționarea acestuia. De la început s-a renunțat la includerea acestuia în programul de încercări dar a rămas agățat pe model.
A existat o lucrare cu programul de încercări pe MODEL, cred că avea cod cu PP de la denumirea Prva Petoletka, fabrică de echipamente hidraulice a părții iugoslave.
Pentru MODELUL FUNCȚIONAL la IAv Bacău s-a realizat o clădire nouă între secția de motoare și standurile de încercări motoare. Clădirea adăpostea pe lângă Modelul Funcțional al Instalației Hidraulice și Comenzilor de Zbor și pe cel al instalației de combustibil care avea dimensiuni mai mari în special pe înălțime. La MODELUL de combustibil era prevăzută rotirea scheletului metalic cu rezervoarele în spațiu similar evoluțiilor avionului în zbor, erau motoreductoare cu cremaliere, care roteau construcția pe două axe. Se comanda transvazarea combustibilului în succesiunile stabilite în diferite poziții ale avionului în zbor.
Dl. col. Podar de la IMFCA. asista la încercările pe modelul funcțional al instalației de combustibil.
Ca personal de la Institut, la MFIHCZ până în august 1974 am fost eu la partea de montaj echipamente și încercări și o echipă de la fabrică, condusă de dl ing Manciu Vasile, care asigura realizarea pieselor de care aveam nevoie la montaj pe model, instalarea traductoarelor, modificări /completare structură etc , mai ne ajută maistrul Ene Gheorghe și o echipă de muncitori pentru ambele modele. Ca hidraulist îl aveam pe muncitorul Gagiu, care în fiecare sâmbătă îmi spală salopeta cu benzină. Rar scăpam să nu facem câte o baie de ulei pe săptămâna:).
Din august 1974 la MODEL și-a avut sediul dl Director de Proiect al IAR 93, ing. Zanfirescu Theodor, dar acesta mai mult stătea la secția unde se monta prototipul, mai aproape de pistă. Acolo, erau mulți ingineri de la Institut, mergeam și eu la montaj prototip să văd anumite poziții ale echipamentelor și să mă consult cu Vasile Andrei și Bencze Carol referitor la măsurători și rezultatele obținute.
La un moment dat vine la MODEL, col. Pascariu Eugen, directorul IAv Bacău care probabil s-a plâns că documentația nu este bună, s-au auzit niște țipete puternice ale d-lui Zanfirescu, ”dacă cineva zice că documentația nu este bună scot cuțitul și îl tai””, la care Pascariu evident speriat zice Dorele, Dorele te rog…
Din august 1974 au mai venit de la Institut la MODEl dl. ing. Codreanu C., la hidraulică, dl. ing. Ivanciu M. și cu tehnician Robescu Doina la comenzi. În 1974 am stat în delegație la Bacău peste 260 de zile lucrătoare deși reglementările erau ca o delegație să fie maxim o lună, dacă depășeam trebuia să fii detașat. Am depășit luna și a trebuit să fac două delegații la contabilitate.
AVANTAJE EXPERIMENTARE INSTALAȚII PE MODELUL FUNCȚIONAL – cu ARGUMENTARE
Pe lângă faptul că realizarea unui model funcțional îndeplinește o cerință regulamentară, această prezintă și o serie de facilități/avantaje pentru constructorul aeronavei și realizatorii de sisteme.
Enumerăm astfel:
– prețul de cost, este de aproximativ 20 de ori mai mic pe ora de funcționare pe model față de o ora de zbor a avionului; modelul este o construcție metalică sudată, cu acces la echipamente și aparatură de măsură incomparabil mai ușoară decât pe avion,
– se evită accidente care pot conduce la pierderea avionului prototip și periclitarea vieții pilotului de încercare;
– se obține o devansare a verificării instalațiilor, înainte de definitivarea acestora pe avionul prototip;
– pe MODEL aveam acces la echipamente, nu ne interferam cu alte sisteme, ex electrice, combustibil, climatizare.
– se putea lucra continuu, lucrăm inclusiv sâmbătă, duminică. Încercările pe model au devansat încercările cu instalația pe avionul prototip, cu 4-5 luni.
La avionul prototip montau simultan toate instalațiile, se făcea programare cine pe unde lucrează, intervalul de timp era limitat.
– pe model se pot simula diferite combinații de acționari, forțele exterioare care apar în timpul diverselor faze de zbor; nu aveam nici un pericol să scoatem trenul, să acționăm toate comenzile de zbor, să acționăm frânele aerodinamice simultan.
– este posibil accesul pentru instalarea aparaturii de măsură care a fost mai precisă decât cea utilizată la încercările de zbor, în primul rând precizia creștea datorită evitării erorilor transmisiei fără fir. Noi am folosit înregistrator HONEYWELL cu 24 de canale, cu iregistrare pe hârtie fotosensibilă la UV, am mers până la înregistrarea a 14 parametri simultan, întrucât era greu să urmărești mai mulți parametri, datorită fasciculelor care se întretăiau. Am avut montat pe model zeci de traductori de presiune Hottinger(precizie 0,25%), termocuple Philips cu diametrul de 2 mm, traductoare de deplasare Hottinger, Debitmetru cu turbină, traductor de forță.
– în câteva luni poate fi reprodusă întreagă durata de viață a avionului, că număr de cicluri;
Nu s-a făcut o contorizare exactă a numărului de cicluri, echivalent ore zbor dar s-a lucrat intens un an de zile, timp în care prototipul a făcut doar zeci de ore.
– întreținerea este mai ușoară; dar nici problemele nu se ridicau pe MODEL la complexitatea avionului, în general au fost scurgeri de lichid, schimbări locație traductoare.
– posibilitatea școlarizării piloților și a personalului de execuție și întreținere.
Dl. col. Stănică, pilotul care a efectuat primul zbor venea des la MODEL, dănsul era interesant de ex. de sistemul de acționare al voletilor de bord de atac și flapsului prin transmisii cardanice, care nu l-a mai întâlnit pe avioanele sovietice pe care zburase. Mai veneau și alte persoane. Dl. Stănică vizita și standul de încercări la cădere pentru tren.
– să se determine pierderile de fluid la diferitele îmbinări și articulații; cu ochiul liber se puteau determina orice pierdere de lichid, puteam urmări și completă ușor nivelul lichidului din rezervoarele hidraulice, cât și presiunea gazului din hidroacumulatoarele care aveau toate manometre.
– să se determine variația presiunii fluidului în diferite puncte ale instalației și să se compare cu variațiile prevăzute la proiectare; Presiunea era înregistrată cu traductoare , au fost variații foarte interesante ca plajă, care nu au corespuns cu ce rezultase din calcule
– să se determine evoluția regimului termic al instalației și să se verifice dacă există puncte cu încălzire exagerate; aceste măsurători cu termocuple nu au fost semnificative, întrucât condițiile de lucru pe MODEL difereau mult de cele de pe avion, unde motorul încălzea, curenții de aer răceau.
– să se verifice dacă instalația funcționează în mod stabil, fără vibrații ale unor elemente, părți sau organe acționate;
– să se verifice stabilitatea în timp a caracteristicilor funcționale ale instalației, pentru o perioadă de timp acoperitoare, țînând seama de reglările, probele la sol și probele și verificările în zbor ale prototipului avionului, pe care se montează instalația.
– pe MODEL s-au reglat timpii de escamotare la trenul de aterizare, la frânele aerodinamice, etc fiind foarte ușor să schimbăm pastilele la drosele(rezistente hidraulice).
Traseele conductelor, pozițiile agregatelor hidraulice, a suportilor din lanțurile de comenzi, cinematică organelor acționate hidraulic erau identice cu cele de pe avion. Pentru servocomenzi, bustere(BU51MS și BU45), trebuia să se simuleaze rigidități de fixare similare celor reale de pe avion și de a avea și masele inertiale identice pe cât posibil cu suprafețele de comandă reale ale avionului. Aici nu am știut lecția, ca dovadă accidentul cu pierderea avionului dublă comandă câțiva ani mai târziu. Deci modelul funcțional reproduce integral și exact instalațiile respective că și echipamente, trasee dar nu a reușit realizarea rigidităților de prindere.
În cadrul cercetării experimentale pe modelul funcțional al instalațiilor de acționari hidraulice s-au verificat :
– corectitudinea dimensionării instalațiilor și conectarea elementelor componente, astfel încât să fie posibilă funcționarea sigură și îndeplinirea tuturor funcțiilor pentru care instalațiile au fost concepute;
– Cantitatea maximă de fluid din rezervor este de 8,7 l din care 7,9 se pot utliza. Cu trenul escamotat rămâneau în rezervor aproximativ 3 litri. Acționarea trenului de aterizare producea cele mai mari variații ale volumului de lichid în rezervor.
La o încercare s-a spart rezervorul hidraulic al sistemului principal, întrucât conducta de deversare a supraplinului din rezervor avea diametrul de 6 mm și producea o cădere mare de presiune la deschiderea supapei de pe rezervor. Supraplinul a apărut la comandă simultan tren, frână aerodinamică. Rezervoarele instalațiilor hidraulice pe IAR 93 erau de tip închis cu piston diferențial. Pe avioanele din dotarea MApN nu există atunci acest tip de rezervor , care în principal evita contactul lichidului cu aerul , astfel se evita absorbția de aer în lichid.
– măsurarea timpilor în care sunt executate diferitele operații de acționare și, în unele cazuri, să determine și vitezele organelor acționate. Încercările s-au făcut în diferite regimuri de turații ale pompelor plecând de la corespondență cu 40% din turația motorului avionului până la 100% , în general mergeam la 90% .
Simularea turației variabile a motoarelor avionului era reglată la două motoare de curent continuu (cu poziția prizei corespunzătoare cu cea a motorului avionului), prin panourile cu tiristoare AEG comandate prin potentiometre rotative din cabina modelului.
– realizarea succesiunii prevăzute a operațiilor de acționare și să se determine timpul total în care este executată o succesiune de operații subordonate unui același semnal de comandă;
În acest sens s-a lucrat mult cu trenul de aterizare succesiune, deblocare trape, deschidere trape, deblocare tren, contrafișă, blocare contrafișă și invers.
– forțele (prin măsurarea/înregistrarea presiunii din instalație) sau momentele pe care le dezvoltă cilindrii/verinele sau alte motoare hidrostatice, în funcție de timp și poziția organului acționat;
– caracteristica de reglare a debitului pompei care avea debit variabil în funcție de turație și presiune; s-au experimentat diverse combinații de comenzi simultane la mai multe circuite, urmărirea s-a făcut prin măsurarea presiunii în mai multe puncte ale instalației.
– pierderile de fluid la diferitele îmbinări și articulații;
– situațiile de simulare avarii, exemplu oprirea unui motor, cum lucrează servomecanismele, cum se scoate trenul, ce capacitate are pompă de avarie cu motor electric pentru funcționarea servocomenzii stabilizatorului BU 51 MS, deschidere petale pt largare parașuta de frânare, etc.
După finalizarea unor etape din programul de încercări, întocmeam rapoarte, folosind înregistrările pe hârtie UV. Dar în timpul încercărilor informăm permanent pe dl Zanfirescu, Vasile Andrei, Codreanu, Bencze, Stanciu despre rezultatele obținute pe model.
CONSTRUCȚIE MODEL
Pentru simularea condițiilor de zbor, pentru sursele de alimentare cu lichid, pompele celor două sisteme de tip Vickers au fost antrenate de motoare de curent continuu AEG cu turația reglabilă, corespunzătoare turatiilor motorului avionului; sursele de intervenție au fost alimentate cu curent continuu la tensiune în aceleași condiții că pe avion.
La începutul încercărilor, un motor electric de antrenare a pompei nu mergea, s-au ars și siguranțele primite că rezervă de la AEG, au venit cei de la secția Electroaparataj din fabrică, au pus niște siguranțe rusești mari, care s-au ars și ele.
A fost sesizat AEG, a venit un neamț, înainte de aceasta am acoperit tot modelul cu huse de plastic.
Dulapul de comandă, sistem nou, modern la acea vreme, cu tiristoare și cu siguranțe ultrarapide era lângă intrarea în hală. A deschis neamțul dulapul, a luat siguranțele s-a dus la ușă și le-a aruncat afară în curte. Siguranțele trebuiau să răspundă în timpi extraordinar de scurți.
Erau de față electricienii, i-a întrebat dacă au pus firele în ordinea fazelor , nu era așa, s-a corectat a pus siguranțe noi, într-o jumătate de ora a terminat cu reparația. A întrebat el ce facem acolo, nu i-am spus.
Dar de la cantină de la camera de protocol unde am mers cu el, se vedea pistă pe care aterizau MIG uri.
Simulatorii de sarcina utilizați pentru acționările de pe avion au fost de genul barelor de torsiune pentru suprafețele de comandă a zborului, la stabilizator, eleron și direcție(neasiststa la prototip). Am avut mai multe bare de torsiune care aveau de ex poziția axului stabilizatorului cu lungimi și diametre diferite, funcție de program le schimbăm să realizăm încărcări cu momente de torsiune diferite.
Simulatorul de sarcina la jamba anterioară(proiectat de mine) era o cama mare montată pe axul jambei anteriore (exemplarul făcut pentru încercări de rezistență) și de un cablu erau atârnate greutăți, când jamba era în mișcare greutatea trăgea cu un braț variabil al camei să scoată jamba anterioară.
La flaps, și la trenul principal au fost acumulatori pneumo-hidraulice , frână pentru servomecanismul de orientare a jambei anterioare etc.
Cabina de comandă a modelului dispunea de toate butoanele și semnalizările din cabina pilotului, pentru, sistemele care se încercau, în plus erau prevăzute unele aparate de măsură pentru turația pompei, presiunea din instalație, manșă, palonierul . Tot lanțul de comenzi pentru stabilizator, eleroane, direcție, a fost identic cu cel al avionului, la fel și celelalte elemente ale circuitelor de comenzi secundare ex deblocare trape, tren.
Îmi amintesc că luasem exemplu de la secția celule/reparație MIGuri și la încercări când acționăm strigăm “” Liber la tren”, “Liber la frâne”.
Pe 31 oct 1974 în jurul prânzului la o încercare tocmai se rupsese un cardan de la transmisia de acționare a voletilor de bord de atac(Unghiul a fost modificat). Cu cardanul rupt în mâna mă duceam să îl arăt d-lui Director Zanfirescu care plecase la Hala Prototip, când ajung în dreptul secției Celule(secția de reparații) de la IAvBacau) aud urale și văd zburând la joasă înălțime IAR 93 urmat de un MIG 15. M-am dus la pistă unde era lume multă, entuziastă, ieșiseră toți din secții. Avusese loc primul zbor al prototipului IAR 93.
Dr. ing. Emil Ciobanu