Z dwoma bezzałogowymi samolotami wystartują w tym roku studenci PWr w międzynarodowych, prestiżowych zawodach SAE Aerodesign East rozgrywanych w USA. Członkowie Akademickiego Klubu Lotniczego są już na Florydzie i przygotowują się do konkursu.

Studenci wystartują w dwóch kategoriach zawodów SAE Aerodesign East. To coroczna rywalizacja młodych konstruktorów lotniczych z całego świata, organizowana przez stowarzyszenie SAE International. Rywalizacja rozgrywa się w trzech edycjach – East, West i Brazil. Najbliższa – East – zaczyna się 8 marca.

Statek-matka, łaziki i transport wody

W kategorii Advanced samoloty symulują gaszenie pożarów w trudno dostępnych miejscach. Do głównego płatowca, czyli tzw. statku-matki zabierającego na pokład ładunek wody i system wizyjny, podczepiona jest tzw. PADA. To niedużych rozmiarów samolot, zdolny do autonomicznego lotu i lądowania.

Misja polega tu na wystartowaniu z ładunkiem wody i PADĄ, by wykonać serię przelotów nad obszarem, na którym znajdują się kolorowe znaczniki. W ciągu czterech minut należy jak najdokładniej określić lokalizację każdego znacznika, wgrać współrzędne geograficzne do mniejszego samolotu, a następnie go zrzucić.

- Wtedy PADA musi autonomicznie wylądować jak najbliżej wskazanego celu, gdy pilot sprowadza statek-matkę na ziemię – opowiada Kacper Adolf, prezes AKS. – Po wykonanym locie należy jeszcze opróżnić ładunek wody w wyznaczonym czasie.

W drugim dniu zawodów wszystkie drużyny, których PADA wylądowała u celu, przystępują do budowy łazika z elementów dostarczonych jedynie przez samolot PADA. Następnie wykorzystują ten pojazd do przewiezienia przez tor przeszkód jak największej ilości wody, którą wcześniej przetransportował samolot-matka.

– Brzmi skomplikowanie i takie to jest – przyznaje prezes klubu. – Cała misja wymaga perfekcyjnego zintegrowania wszystkich podzespołów i współpracy całej drużyny. Żeby to osiągnąć, konieczna jest ogromna liczba testów i treningów, z czego większość musi odbyć się w locie. Przygotowując się do zawodów, walczyliśmy więc z pogodą i czasem. Na wykonanie i wysłanie konstrukcji mamy tylko pięć miesięcy, a „piękna polska zima” od kilku lat przybiera postać silnych wiatrów, deszczu lub silnych wiatrów z deszczem, które wymuszają na nas szukanie każdej możliwej szansy, żeby przetestować nasze konstrukcje.

Jak wygląda samolot?

Do startów w klasie Advanced studenci zbudowali samolot o długości 2,5 m, którego skrzydła mają 3 m rozpiętości. Waży 7 kg, a maksymalnie jest w stanie unieść 25 kg. Jest wyposażony w dwa silniki o łącznej mocy 1400 W, ale ze względu na regulamin są ograniczone do mocy 750 W.

– W tym roku całkowicie zmieniliśmy koncepcję projektu, stawiając na dopracowanie i osiągi aerodynamiczne – opowiadają członkowie klubu. – Osiągnęliśmy to, poprzez opracowanie bardzo wydajnej bryły z nośnym kadłubem. Żeby jak najlepiej wykorzystać ograniczony ciąg, musieliśmy zminimalizować opór. Dlatego wszystkie powierzchnie są lakierowane, a następnie polerowane, co minimalizuje chropowatość. Schowaliśmy także większość anten do wnętrza samolotu, co wymusiło użycie, oprócz konstrukcji warstwowej z tkanin węglowych, także wykonanych ze szkła i aramidu. Poza kompozytami w naszej konstrukcji ważną rolę odgrywa też druk 3D. Nie tylko pomógł w budowie prototypów i narzędzi, ale też wykorzystaliśmy go w gotowych konstrukcjach.

Samolot lilipuci do zadań specjalnych

Druga klasa, w której wystartują nasi studenci, to Micro. Wyzwaniem jest tu stworzenie samolotu o jak najniższej masie i możliwie najmniejszej rozpiętości skrzydeł. Jednocześnie musi być w stanie przewozić maksymalną ilość wody jako ładunek. Musi być także zdolny do startu na jak najkrótszym dystansie oraz wykonać krąg i bezpiecznie wylądować na ograniczonym pasie.

– W tym roku ładunek w tej kategorii jest bardziej skomplikowany, co sprawiło, że musieliśmy poświęcić mu więcej uwagi, aby bezpiecznie go przewozić – komentują członkowie AKL. – Największym wyzwaniem tegorocznej misji jest jednak optymalizacja całego samolotu, ponieważ oprócz ograniczenia mocy silnika, maksymalnej masy startowej równej 25 kg i minimalnej objętości zbiornika równej 2l, nic nie jest sprecyzowane. To daje zespołom bardzo duże pole do popisu i pozwala na zdobywanie punktów w różny sposób, np. poprzez wzięcie jak najwięcej wody czy bardzo szybki start. Po długiej analizie skupiliśmy się na zbudowaniu samolotu bardzo małego i lekkiego zdolnego do jak najszybszego startu, ponieważ to zapewni według nas najwięcej punktów.

Samolot z druku 3D

Samolot klasy Micro zbudowany przez AKL ma skrzydła o rozpiętości 0,6 m. Napędza go silnik elektryczny bezszczotkowy o niskiej prędkości obrotowej. Wykorzystuje śmigło o wymiarach 18x10 cali. Masa pustego samolotu to 1,3 kilograma, a po załadowaniu nie przekracza 2 kilogramów.

Do jego stworzenia studenci wykorzystali druk 3D ASA – do wytworzenia żeber, lotek oraz mocowań. Zastosowali też włókno węglowe do podwozia, natarć, kesonów i wingletów, włókno aramidowe do podwozia i zbiornika, włókno szklane do zbiornika, a także folię do pokrycia samolotu.

- Nowatorskie w naszym projekcie było zastosowanie druku 3D w większości konstrukcji, a nie tylko do mocowań czy poszczególnych elementów – opowiada Kacper Adolf. – Po raz pierwszy też wytwarzaliśmy kompozyty przy użyciu form drukowanych 3D i wprowadziliśmy pierwszy zbiornik kompozytowy, który jest wodoszczelny. Z kompozytu w całości wykonaliśmy podwozie, a do stworzenia mocowania podwozia przedniego wykorzystaliśmy modelowanie generatywne.

Cel? Osiem medali!

Na zawody w USA poleciało 12 studentów i opiekun koła. Dla części zespołu to już nawet piąte-szóste międzynarodowe zawody, na których będą reprezentować Politechnikę Wrocławską. Kilka osób zaliczy swój debiut.

– Naszym celem jest utrzymanie poziomu z dwóch poprzednich lat i zdobycie jak najwięcej miejsc na podium – zapowiada prezes klubu. – W tym roku bierzemy udział tylko we dwóch z trzech klas zawodniczych, dlatego maksymalna liczba medali, jaką możemy wywalczyć spada z dwunastu do ośmiu na jednej edycji. W tą liczbę celujemy.

Członkowie AKL podkreślają, że ich planem minimum jest pięć medali na pierwszej edycji zawodów.

- SAE Aero Design to najbardziej prestiżowe zawody dla młodych konstruktorów lotniczych na świecie, dlatego konkurencja jest zawsze spora i wymaga pełnego skupienia do samego końca. Specyfiką tych zawodów jest to, że jeden mały błąd może spowodować upadek konstrukcji z około 80-100 metrów i całkowite jej rozbicie – mówi Kacper. - Liczymy na to, że wiedza i doświadczenie, jakie zdobywaliśmy w ostatnich latach pozwoli nam na uniknięcie błędów i uzyskanie samych złotych medali.

Strategiczne koło

Akademicki Klub Lotniczy to jedno ze strategicznych kół Politechniki Wrocławskiej. Działa na Wydziale Mechaniczno-Energetycznym, ale tworzy je w sumie 52 studentów z kilku wydziałów – poza W9 także Wydziału Informatyki i Telekomunikacji, Zarządzania, Mechanicznego oraz Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów, a także kilka osób spoza PWr.

lucy