Vývoj a výroba leteckých motorů a za letu stavitelných vrtulí velkých průměrů "Zejda"

   Proč vlastní vývoj?

        Vzhledem k délce mé vlastní  dráhy ( 236m), složitějšímu a členitějšímu okolí kolem dráhy a vyšší nadmořské výšce ( 635 AMSL) a nemožnosti zakoupit přilehlý pozemek za rozumné peníze. Z důvodu  mnoha skrytých  kontrol provedených úředníky státního dozoru LAA a MD na základě  neoprávněných a často zcela vylhaných stížností a mnoha správních řízení na LAA a MD v průběhu  posledních 12 let, jsem se mimo studia právních otázek, předpisů a frazeologie kolem létání rozhodl upravit  své stroje tak, aby byly schopny z takto krátké dráhy odstartovat při MTOW s dostatečným přebytkem výkonu a s možností přestoupat  blízkou překážku.

       K tomu se však musím dopracovat metodou, která nebude zvyšovat hlukové emise, abych mohl úspěšně koexistovat s místními občany, to je podmínka, která  se odráží v každém aspektu mé tvůrčí práce. Neboť  jedině tak  si mí  odpůrci těžko  mohou ztěžovat na něco, co neslyší, a v podstatě  tedy ani nevidí, neboť není  upoutána jejich  pozornost.

           Největší hluk u výkonného letadla je způsoben při vzletu a zpravidla  ho dělá nevhodná vrtule malého průměru, vysoké otáčky vrtule, špatné nastavení listů vrtule to znamená že jeden nebo dva listy jsou potočené oproti ostatním ( standartní tolerance je uváděna 0.3 stupně), nevhodný profil a jeho změna na  vrtulovém listu po jeho délce, nedostatečná tuhost listu vrtule ( kdy se jeden nebo více listů okýbá jinak než ostatní), nevhodně zvolený redukční poměr reduktoru motoru, a až  v poslední řadě  nevhodně zvolený výfukový systém a jeho tlumení.

Vrtuli tedy podle teoretických základů potřebuji co největšího průměru, nejlépe  s nejmenším počtem listů a s co nejnižšími otáčkami, abych dosáhl co nejvyšší účinnosti přenosu výkonu z motoru do vzduchu.

       Další věc, která mne utvrdila, že si budu schopen vyrobit svou za letu stavitelnou vrtuli velkého průměru byl přístup jednoho nejmenovaného výrobce vrtulí. Když jsem za ním jezdil a reklamoval u něj jeho za letu stavitelnou vrtuli pro neustálou a opakovanou poruchu stavění listů, kdy používal poddimenzované součástky z nekvalitních materiálů. ( pastorek motorku z hliníkové slitiny, který se vždy oholil po cca 20 letových hodinách)

     On mou reklamaci neuznal a ještě mne donutil si u něj koupit nové listy do vrtule a jejich zastavění do středu, přestože starým listům nic nebylo a měly minimální nálet. Tvrdil, že vydal bulletin a že životnost jeho listů je pouze deset let bez ohledu na počet nalétaných hodin.   Tomu říkám: "Zajištění bussinesu a zajištění výroby listů, vydávat zpětně taková opatření!" To že tam byly i nějaké listopady u jiných provozovatelů beru jako věc, která se někdy může stát,  a pokud byla vrtule namontována na jiný motor, který svou konstrukcí a svým chodem naznačuje že snese jenom pevnou  klasickou dřevěnou vrtuli bych tomu nepřikládal tolik váhy. Nakonec mi řekl ať se nedivím, že tu vrtuli v té době konstruovali na padesát letových hodin, že nepředpokládali, že ultralehké letadlo nalétá více. S takovým přístupem jsem pochopil, že co dokáže tento pán, já dokážu mnohem lépe sám a navíc přesně tak, jak potřebuji já.

   

 Co mi pomáhá provozovat letadla  na jakékoliv další ploše a bezpečně vzlétnout a přistát  na krátké ploše s mými upravenými letadly a jak jsem toho dosáhl:

 1. volbou vhodného typu letounu TECNAM P 2002 Sierra, který je velmi manévrovatelný a výkonný stroj, s limity zadního 20kt a 22kt bočního větru, kterých nedosahuje ani  mnoho skvělých letadel GA. Sierru lze navíc dále upravovat...

Letoun  YETTI J-03, s motorem 1.2 TSI verze 2.0,  vrtule Wollner 2100mm  vyrobená na zakázku přímo k charekteristice výkonu a kroutícího momentu motoru 1.2 TSI. Turbulátory po celém rozpětí křídla. Bush podvozek s  velkými koly.

U letounu "DREAMTRAINER- FZ" což je vlastně NG 6 Via nebo podobné letadlo Bristellu jsem  výsledků docílil vyšším výkonem motoru, vyšším kroutícím momentem motoru, reduktorem verze 2.1, ručně zasouvatelnými klapkami, a zvětšenou směrovkou s rohovým odlehčením a za letu stavitelnou vrtulí "Zejda1.".


2. Osazením letadel pevnými a za letu stavitelnými konvertovanými vrtulemi s razantně větším průměrem ( 2066-2100mm), lepším tvarem a profilem listu, než nabízí originální  a běžně dostupní výrobci, jsem dosáhl  vyšší účinností v každém režimu práce motoru.

         Při vzletu, kdy letadlo krátkodobě produkuje vyšší hluk jsem se zaměřil na to, aby letadlo vzlétalo s požadavkem na  vyšší výkon při menších otáčkách, k tomu musely být přepracovány reduktory motorů a s tím se výrazně eliminovala hluková stopa! Šavlovité listy vrtulí eliminují hlukovou stopu a zvyšují efektivitu práce vrtule tím že umožňují postupné nabíhání vzduchu na vrtulový list.

3. Osazením letounu vortex generators - vířiči - turbulátory, které při vhodném umístění před řídícími plochami zvyšují manévrovatelnost letadla, v případě umístění podél křídla zvyšují  vztlak a umožňují létat na daleko vyšším úhlu náběhu při nižší dopředné rychlosti.  Turbulátory mají podobnou, nebo stejnou účinnost jako sloty, avšak bez zásahu do konstrukce křídla. Turbulátory zvyšují manévrovatelnost při zadním větru, ale také zvyšují spotřebu a snižují maximální cestovní rychlost. Turbulátory rovněž zhoršují klouzavost.

4. Odlehčením letadel o zbytečné věci, nákupem kvalitnějších  sportovních a závodních komponentů, filtry, svíčky, oleje, přísady do olejů a paliv a maziv Bishops original, čerpadla, brzdy Goldfren atp.

5. Pravidelným sečením a válcováním s plně napuštěným válcem po dešti mé  jakékoliv další plochy pro snížení valivého a třecího odporu a jejím plným  osvětlením s naváděcími světly  je umožněno preciznějších rozpočtů a kratších vzletů i přistání, a výrazné zvýšení bezpečnosti provozu.

6. Konverzí automobilového motoru 1.2 TSI CBZA a CBZB na letecký motor  popsaný na Aerowebu a v  mém Blogu v době, kdy se ještě neznaly přesné technické podmínky kategorie UL  MTOW 600kg jsem  dosáhl na lehký ( 100-110 kg- dle zástavby a použití či odmítnutí  elektrického startéru) a velmi výkonný motor srovnatelný s motorem Rotax 915 is. A zatímco ti nejbohatší z pilotů si teprve nyní motor Rotax 915 is kupují do svých letadel, nebo o tom uvažují ( protože stojí kolem 1. milionu Kč) my co máme namontovaný motor 1.2 TSI  v letadle dávno už létáme s výkony o kterých se jiným pilotům stále ještě  pouze sní a mnozí na  motor Rotax 915 is nedosáhnou ještě velmi dlouho! Možná až na nějaký úplně dolétaný, nebo havarovaný a i tak bude stále ještě velmi drahý přičemž motor 1.2 TSI bude stát vždy zlomek ceny R 915 is. Ovšem zkonvertovat si motor 1.2 TSi dá také nějakou tu práci... 



 Proč nepoužít stávající motory?

         Pořídit cenově dostupný a zároveň výkonný letecký motor kolem 120-140HP a 200-250Nm je v současné době prakticky nemožné.  Nejznámější a nejlehčí  Rotax 912 ULS přijde na 400 tis. Kč a jeho výkonnější bráška  R 915 s 140HP a 150Nm pořídíte za něco málo pod 1milion Kč. Za takovou cenu mám celý drak- zcela nového letadla, a ještě mi zbyde na jiný motor!

       Hvězdicové motory s dobrým výkonem i krouťákem  od  p. Wernera  se do mých letadel zástavbově nehodí.Jsou vhodné spíše pro repliky kde jsou ozdobou letadla.

         Motory UL Power zase mají  maximální výkon deklarovaný k otáčkám okolo 3000 RPM což jen ukazuje, že výrobce motoru  nepochopil jak přenést výkon motoru do vzduchu. ( Vysoké otáčky  produkují ztráty přetvořené do hluku a nízké účinnosti malého průměru vrtule... protože vrtuli s velkým průměrem nelze použít, leda by byla konstruovaná na nadzvukové rychlosti a to u ultralajtů žádné vrtule nejsou.)

         Konverze motorů Suzuki 1,6 16V s výkonem cca 105Hp od Drahošů pro mne není varianta,  jsou s porovnáním s motory 1.2 TSI  o dost méně výkonné, bez turba a tím pádem i s nízkým kroutícím momentem a bez přímého vstřiku s  pro mne nevhodnou charakteristikou výkonu a kroutícího momentu a jsou již  konstrukčně zastaralé.  Hmotnostně jsou na tom stejně jako 1.2 TSI. Kompletní zástavba je kolem 100-107kg.

         Konverze motorů Subaru EA 81 o výkonu cca 80HP, jsou dávno za zenitem i když svého času měly pěkné  reduktory s ozubenými koly a byly velmi, velmi spolehlivé, ale těžké! Kompletní zástavba motoru do letadla byla mnohdy i dost přes 110 kg.

         Takto by se dalo pokračovat s různými  motory jako Strádal 1200, VW, Porshe, BMW 1200, naftový Peugeot, Walter, Praga, D -motor, a jiné nové typy motorů... Buď nemají potřebný výkon a hlavně  požadovaný kroutící moment, nebo ho mají ve vysokém spektru otáček, nebo jsou  nehorázně drahé a mnohdy jsou i málo spolehlivé. Některé motory byly vyrobeny pouze pro uplatnění dotací a pak se po motoru slehla zem, nebo vynikají ukázkovou nespolehlivostí...


         Koupit vhodnou za letu stavitelnou vrtuli o průměru  kolem  2-2.10 metru do hmotnosti 12kg a do cca 200tis kč k motoru 1.2TSI, nebo podobnému motoru, který má jiné atypické rozložení kroutícího momentu k výkonu motoru je zhola nemožné a to celosvětově! Věšina vrtulí je příliš těžká, nebo nemají dostatečný průměr, nebo nemohou přenášet výkon 120-140Hp a 230Nm!


         Z toho mi vychází jednoduchá rovnice: co si neudělám sám, to nemám. Výkonný motor s vysokým krouťákem v provozních otáčkách a k němu odpovídající za letu stavitelnou vrtuli která zvládne přenést 230 Nm kroutícího momentu do vzduchu si musím vyrobit, nebo konvertovat z cenově  dostupných kvalitních vrtulí sám!


           Výrobci se předhánějí, kdo z nich má nejvýkonější motor. Papír snese mnohé, vlastně všechno, ale výkon motoru v reálném provozu často vykazuje velké odchylky od jimi deklarovanému výkonu. Výkon bez patřičného kroutícího momentu a správné charakteristiky křivky kroutícího momentu je často pouze papírový a zřídka v praxi plně využitelný.  Tím spíše máme-li  k dispopzici vrtuli nedostatečného průměru , což bývá dáno zástavbovou výškou letounu, popřípadě technickým předpisem.  Výkon se s narůstající teplotou a výškou výrazně snižuje.

            Například Rotax 912S (výrobcem udávaný výkon 100 HP) má při 25°C  a nadmořské výšce kolem 700 metrů AGL již o přibližně 20%  nižší výkon. Rotax 914Turbo bez intercooleru je lenoch, který zvadne hned, jak se přetlakový a přehřátý vzduch z turba dostane do sání.  Motor UL power 390i potřebuje k dodání  maximálního výkonu 140HP 3300 RPM. Vážně? Jaká vrtule o jakém průměru s kolika listy a jak efektivně přenese tento výkon do okolní vzdušniny v těchto 3300RPM vysokých otáčkách?!!

             Nepředkládám podrobný návod a know how, nýbrž chci ukázat, že i právě Vy máte stejnou možnost upravit (konvertovat) jakýkoliv dostupný motor tak  podobně, nebo ještě  lépe než já.

            Já konvertuji v čechách nejdostupnější a zároveň nejlehčí motor Škoda 1,2 TSI, EA111  ( CBZA, CBZB, CBZ0) s osmi ventilovou mechanikou, který je upraven na 120-144 HP s kroutícím momentem přibližně 210-230 Nm. Výkon může být různě a i na přání naladěn k vrtuli a otáčkám, jen je to poměrně drahé, vyžaduje to profesionála u letadla a několik zkušebních letů s notebookem na palubě k zajištění dat a následné úpravě a ověření. Stojí to asi 1000,- až 1500 EUR.  Hmotnost motoru s reduktorem a celou zástavbou se pohybuje okolo 100kg až 110kg , záleží na zástavbě. Zhruba 6-7 kg lze ušetřit pokud nepoužijete elektrický startér a pro něj předimenzovanou baterii 18Ah. Motor jde lehce nahodit ručně přes vrtuli a pokud nainstalujete LIFEPO4 akumulátor s 5Ah ušetříte velmi mnoho hmotnosti. 


              Letoun NG6 via, "DREAMTRAINER- FZ"

 (podobný typu Bristell) dokáže s tímto motorem 1.2 TSI  s reduktorem 1:2.0 cestovat 220km/hod při 4200RPM motoru a 2100RPM vrtule Meglin propellers. S za letu stavitelnou třílistou vrtulí o průměru 2060 mm pak bez botiček dokáže uhánět až 250km/hod. při 4500RPM motoru a 2250RPM vrtule. Takové  cestovní rychlosti na tak nízkých otáčkách motoru - podtrhuji 4500 RPM  a polovičních otáčkách vrtule tedy 2250 ostatní ultralehké a LSA letadla nedosahují!


           Takto dobrého výsledku jsem dosáhl tvrdou prací na  konverzi a úpravách motoru a za letu stavitelné vrtule, které jsou odladěny k účelu, kterého jsem požadoval dosáhnout:

 - Nízké hmotnosti za letu stavitelné  vrtule o diametru 2060 mm která je 10.3 kg!

 - Nízké  zástavbové hmotnosti motoru cca 105-107 kg.

 - Zvolením vhodných tvarů listů vrtule, jejich profilu a jejich výrobě z karbonu na zakázku s okovanou nerezovou   náběžnou hranou o hmotnosti pouhých 999 gramů!

 - Zvolením vhodného předimenzovaného středu vrtule s precizní mechanikou a skvělými materiály.

 - Krátkého vzletu jako u STOL letadla z 150m délky plochy.

 - Vysoké cestovní rychlosti 250 km/hod.

 - Spartanského vybavení letadla bez nástřiku barvou, bez záchranného padákového systému.


          Letoun YETTI J-03 STOL

               Letoun Yetti J-03 s tímto motorem 1.2 TSI a s reduktorem 1:2,4 (verze 1.0) dokáže při 5500RPM vzlétnout z 20 až 40m plochy, dle teploty okolního vzduchu. Avšak  jeho provoz bez stavitelné vrtule je ve zbytečně vysokých otáčkách, kolem 4200 -4500RPM a cestovní rychlosti kolem 100 -110km/h.

              Proto jsem i k tomuto letadlu udělal  reduktor verzi 2.0 s redukčním poměrem 1:2.0 a za letu stavitelnou vrtuli o velkém průměru. Ta již umožnila na výše uvedených otáčkách létat rychlostí 110-150km/h. Nakonec jsem ji ale svěsil, protože jsem měl obavy abych si ji nezničil při soutěžním létání. Yetti je přece jenom ostruhový letoun s nižšími rychlostmi ( Vne je 182km/h) a za letu stavitelná  vrtule by lákala létat příliš rychle a není levná.

              Spokojil jsem se tedy s vrtulí pevnou dřevěnou o průměru 2100mm vyvinutou p. Wolnerem, ta létá také  velmi dobře od 90-140km/h a nemám takové obavy o svou peněženku. S vrtulí Wollner 2100mm a motorem 1.2 TSI Yetti J-03 dokáže vzlétnout z 25 - 35metrů a přistát na 85metrech. To je dostačující pro STOL letadlo. Ukázky krátkých vzletů a přistání najdete na instagramu.


  Výsledky vývoje:

Vrtule " Zejda 1"

              Jednotlivě postavená,  za letu stavitelná, třílistá vrtule "Zejda 1" o průměru 2066mm s šavlovitými  uhlíkovými  vyztuženými vrtulovými listy s  vystuženým hlavním nosníkem vevnitř vrtulového listu s okovanou nerezovou náběžnou hranou o celkové hmotnosti 10,3kg je určená pro rychlý letoun "DREAMTRAINER-FZ" k dosažení maximálních cestovních rychlostí kolem 220-270km/h a současně krátkému vzletu na max. TOW 600kg z mé jakékoliv jiné plochy o délce 236m.

 

     Listy vrtule jsou podélně zkrouceny o 30 stupňů. Hmotnost jednotlivého samostatného uhlíkového vrtulového listu je 999 g. Hmotnost unašeče vrtulového listu z  nejkvalitnější dostupné oceli je 999-1000 g. Hmotnost sestavy listu a unašeče tak jak se montuje do vrtulového středu je 2718g. Z výše uvedeného je zřejmé, že největší hmotnosti vrtule jsou do poloměru 120mm od středu vrtule!

  

             Vyvážením a spasováním a přiřazením jednotlivých komponentů v sestavě kompletního vrtulového listu vložitelného do vrtulového náboje jsem  dosáhl menšího než 1gramového rozptylu mezi ostatními  plně sestavenými listy s unašečem, oběma ložisky, podložkami, maticí a zajištovacími červíky. Následně jsem vrtuli staticky vyvážil a proběhla vrtulová zkouška jednotlivě postavené vrtule dle předpisu.

             Poté jsem vrtuli znovu rozebral a překontroloval jednotlivé komponenty na natáhnutí, otěr, mikrotrhliny, kavitaci a další jevy. Zjistil jsem že se nepatrně  uvolnila matice jednoho listu, nebo jsem špatně nainstaloval podložku s nosem pod matici. Pro jistotu jsem koupil originální dotahovací přípravek  na precizní dotažení matic listů unašeče. A všechny listy zkontroloval a přetáhnul na stejný moment.

            Vrtuli jsem  znovu pečlivě složil a provedl opakovanou zkoušku u které obstála a při které se již nic neuvolnilo. V dalším provozu již k uvolnění listu nikdy nedošlo. Přípravek k preciznímu dotažení je nutný. Fotografie vrtule je v galerii na hlavní stránce.


Vrtule " Zejda 2"

             Vrtule "Zejda 2" je dvoulisté provedení výše uvedené vrtule s průměrem 2030mm  s celkovou hmotností pod 8kg, která umožnuje letadlu TECNAM P 2002 Sierra létat rychleji až 220Km/h i bez botiček, stoupat  rychleji a pod větším úhlem při  MTOW z krátké plochy.



Motor 1.2 TSI 120-140HP/230Nm

           Níže je video úplně první konverze 1.2 TSI, EA111, CBZA verze 1.0 s  upraveným reduktorem Yetti a převodovým poměrem 1:2,4. V současnosti jsem vyrobil motor s  příhradovým reduktorem verze 2.1 s nižší hmotností, vyšší tuhostí a větší osovou vzdálenností obou hřídelů umožňující zástavbu vrtule většího průměru. Nyní používáme  ve třech letadlech  s motory 1.2 TSI redukční poměr 1:2 a ozubený plochý řemen polychain Gates  šířky 62mm od fy. Pikron s.r.o. s příkladným servisem. 

          Motor jsem namontoval i do letounu  Yetti J-03, "DREAMTRAINER FZ" což je konverze letadla NG 6 podobný letadlu BRISTELL.Tento motor je také namontován v dalším letadle NG6 Via od Roko Aero a majitel se těší  skvělým výkonům a spolehlivosti.

         Motor 1,2 TSI má velký přebytek kroutícího momentu  v rozsahu provozních otáček tedy od 2800RPM na které se dá létat s pomalým Yettim -J03 kochací rychlostí 90km/h až do 4500RPM na kterých se dá létat nejvyšší cestovní rychlostí 250km/h s "DREAMTRAINEREM- FZ".

         Motor 1,2 TSI má také velmi nízkou spotřebu od cca 7-8l na hodinu při 90km/h s Yettim až po cca 20l při 250km/h s "DREAMTRAINERem- FZ"

         Poměr výkonu k hmotnosti motoru velmi záleží v jakém letadle a s jakou zástavbou jej budete používat pro jaké účely. Záleží také jak si motor necháte upravit, načipovat a jaké použijete turbodmychadlo. Lehce naladěný motor na Stage 1. s originálním turbodmychadlem produkuje cca 140 Hp při 5000RPM s kroutícím momentem v tomto režimu okolo 205Nm.

         Poměr výkonu k hmotnosti je 140HP ku 110kg a tedy 1.27 koně na Kg. nebo 0.92kW na kg. Pokud se rozhodnete nepoužívat startér můžete se dostat až na pěknou 1.0Kw na 1kg hmotnosti celé zástavby motoru!

         Jistí úpravci dokáží motor 1.2TSI, EA211, 16ventil upravit a načipovat na Stage 3. až na 205HP při 5500-6000RPM. Používají turbodmychadlo z 1.4 TSI, podstatné je že hodnota kroutícího momentu je nižší asi 200Nm. Rovněž v takovém nastavení by motor dlouhodobě pracoval na vysokých otáčkách, měl vysokou spotřebu a spíše by se hodil do závodních- soutěžních letadel pro SUPER STOL létání. Samozřejmně  riziko že se u motoru provozovaném na vysokých otáčkách něco pokazí je pravděpodobnostně vyšší, nehledě k tomu, že takový výkon je nutné uchladit což s sebou nese zase nárůst hmotnosti a větší chladiče.


 Nový motor - Výzva pilotům, konstruktérům, technologům, diagnostikům  a dalším nadšencům.

             Pokud se Vám má činnost zdá sympatická, třeba i s výhradami,  máte možnost podobně tvořit, nebo by jste chtěli přispět svými poznatky,  výrobními výkresy, výrobním zázemím, motorovou zkušebnou a tak podobně  rád bych s Vámi spolupracoval na vývoji nového moderního motoru určeného pro kategorii LSA 600kg.

            Motoru, který bude vhodný na dlouhodobé několikahodinové (3-8 h) cestování vysokými rychlostmi 250-350 km/h po celé Evropě.  Jinými slovy bych rád vytvořil dobrý tým, který bude schopen vytvořit několik  kompletních motorů s hliníkovým vyfrézovaným, nebo hořčíkovým odlitým uzavřeným reduktorem s ozubenými koly a olejovou náplní o výkonu cca 300Hp a 400-550Nm s odpovídající za letu stavitelnou vrtulí, tak aby se dal sériově vyrábět. Nejlépe motor, který je velmi dostupný a je turbodieselový a celohliníkový. Motory si zastavíme do svých letadel a budeme je provozovat. Budeme mít co co nikdo jiný. Co vy na to?

              Zatím jsem konvertoval několik benzinových motorů a typak  zastavěl a zalétal:

Motor Škoda 136B, 136X v úpravě Sprint 75HP,

Motor VW 1.4 16v o výkonu 105HP

A tři motory 1.2 TSI 8V z Česany o výkonu 140HP a 230Nm.

Možná nadešel ten správný čas na změnu paliva a dosažení ještě vyšších výkonů!


Přeji Vám úspěšný životní příběh.

Filip Zejda.


Máte na nás dotaz...?

Neváhejte a kontaktujte nás. Rádi Vám pomůžeme. Volejte na číslo: +420 603 107 704
nebo nám pošlete e-mail na: filip.zejda@seznam.cz

Лучшая летная школа года 2014

​​

PARTNERS

AEROWEB 
Letecký informační server... více

AIRPAL
Stol Zenail letouny... 
více

LINKS

цены на обучение и аренду
Pdf soubor ke stažení zde...

прогноз погоды
Odkaz na novinky...

Демонстрационный полёт
Odkaz zde...

Контакты

+420 603 107 704
filip.zejda@seznam.cz
Zbilidy 101, PSČ 588 05

пишите, звоните