Jak jsem si vyrobil, či konvertoval za letu stavitelnou leteckou vrtuli pro ultralight pro můj konvertovaný motor.

Podívám-li se na letadla z druhé světové války, vidím poměr průměru vrtule k rozpětí křídla letadla, není neobvyklé, že průměr vrtule je téměř třetinou rozpětí křídla! Průměr vrtule u ultralehkých letadel vypadá poněkud směšně, no a pak to také tak létá...

Zkonvertoval jsem si automobilový motor a bylo potřeba udělat i za letu stavitelnou vrtuli aby byl využit jeho potenciál. Potřeboval jsem takovou za letu stavitelnou vrtuli, která bude mít možnost  vyměnit vrtulové listy s jiným průměrem i charakteristikou. Potřeboval jsem vyzkoušet chování takové vrtule za letu, popřípadě ji dál modifikovat.

Pojďme si nejprve říci něco o motoru:

 Můj konvertovaný motor 1.2 TSI má specifický průběh krouticího momentu, různými úpravami lze dosáhnout vrcholu  od 2 500 otáček a pak je jeho hodnota téměř stále stejná, tedy kolem 220 až 230 Nm až do 4 200 otáček, kdy začíná krouťák klesat na 215 Nm u 4 800 otáček. Průběh krouticího momentu je tedy výrazně jiný oproti běžným leteckým motorům! U rychlého letadla tedy není smyslem točit motor někde u 4 950 otáček, kde má výkon 140 koní, ale je vhodnější využít spektrum otáček mezi 3 000 až 4 500 RPM, kde je nejvyšší krouticí moment při cca 120–130 HP, který přes vhodnou za letu stavitelnou vrtuli velkého průměru přeneseme do vzduchu. Na druhou stranu pro maximální zkrácení vzletu a dosažení STOL charakteristik potřebujeme vrtuli najemnit a využít malý úhel nastavení listů při nízké dopředné rychlosti a tím využít i maximální výkon motoru 140 HP u 4 950 otáček, kde je stále k dispozici 205 Nm!


Každý čtenář laskavě může porovnat číselné údaje i křivky výkonu a krouticího momentu s motorem Rotax 915 iS u něhož platí: Cestovní výkon motoru při 5 000 RPM a 132 Nm. Maximální kontinuální výkon je 135 HP při 5 500 RPM a současně 125 Nm. Maximální vzletový výkon je 141 HP při 5 800 RPM a při pouhých 121 Nm.

Logicky z toho vyplývá, že motor Rotax 915 iS má sice vyšší výkon o jednoho koníka, ale podstatně nižší krouticí moment, o 84 Nm v maximálním vzletovém režimu a o 88 Nm při kontinuálním výkonu. Nezvládne tedy roztočit vrtuli většího průměru tak jako 1.2 TSI a tím pádem nemůže urychlit takový objem proudu vzduchu. Tím pádem by stejné letadlo s Rotaxem 915 iS mělo být v rozjezdu a rozletu pomalejší a potřebovalo by delší ranvej. Rotax 915 iS je také nutné k podání maximálního vzletového výkonu točit o 800 otáček více. Jak skutečně bude létat 1.2 TSI oproti Rotaxu 915 iS, ukáží až letové zkoušky a porovnávání obou motorů ve stejném letadle s tím, že Rotax 915 iS je o něco lehčí, mohl by tedy kompenzovat svůj hendikep v krouticím výkonu právě svou malou hmotností a tím i menším potřebným vztlakem. Vypadá to, že výkony obou motorů mohou být podobné. Z výše uvedeného je jasné, že vrtule nejlépe odpovídající danému motoru budou výrazně rozdílné.

Graf závislosti výkonu a krouticího momentu na otáčkách motoru 1.2 TSI od jiného úpravce. Znalost průběhu obou křivek a přizpůsobení výběru listu vrtule k těmto výkonům podstatně ovlivňuje výkony letadla.

Jak koupit nebo sehnat za letu stavitelnou vrtuli s požadovanými parametry?

Na celém světě jsem pro motor 1.2 TSI hledal vhodnou za letu stavitelnou vrtuli do hmotnosti asi 15 kg a po přepočítání centráže a reduktoru s dostatečnými korekcemi k bezpečnosti „raději“ jen do 12 kg. Požadované za letu stavitelné vrtule o průměru kolem 2 m a vhodné hmotnosti do 12 kg nejsou! Takovou vrtuli jsem nikde nenašel – ne za rozumné peníze. Bez přizpůsobené vrtule k motoru 1.2 TSI by nebylo možné dosáhnout mého neskromného záměru v krátkém vzletu a přistání a současně maximální cestovní rychlosti 250 km/h a zároveň také to vše při zachování nízkého hlukového zatížení okolí. Řešil jsem tedy tři rozdílné požadavky v jednom a bylo jasné, že se to napoprvé nepodaří...

Vrtulové story

Povím Vám ve zkratce krátký příběh, abyste pochopili, co mne druhotně vedlo k tomu, že si konvertuji své za letu stavitelné vrtule. Jednou jsem měl možnost mluvit se světoznámým majitelem a výrobcem nejmenovaných vrtulí, protože jsem u něj opakovaně a už zoufale reklamoval svou za letu stavitelnou vrtuli. Ta vrtule se nejčastěji zasekla na velkém úhlu nastavení a již se nevrátila na jemný úhel. To pro mne znamenalo sednout s letadlem na 236 m dlouhé ploše s praktickou nemožností opakovat. Mohl bych také letadlo odstavit a celý den shánět a montovat náhradní vrtuli a uzpůsobovat jí šrouby a podložku. Tak co myslíte, jak to dopadlo? U té vrtule jsem po každých 20–50 letových hodinách reklamoval rozsypanou planetovou převodovku a oni ji ve svém autorizovaném servise už po třetí opravovali, protože měli pastorek motůrku z hliníkové slitiny a ten se vždy rozlámal.

Výrobce měl poddimenzovaný motůrek a špatnou konstrukci stavění vrtulových listů a v poruše se listy nevracely na vzletový úhel, přesto mi sdělil, že je to v pořádku. Nakonec majitel reklamaci neuznal s odůvodněním, že když tu vrtuli dělali, tak v té době opravdu nepředpokládali, že stavitelná vrtule za letu v ultralightu vydrží více než 50 hodin! Navíc mne jako provozovatele letadla donutil, abych si od nich koupil nové stavitelné listy, protože nově vydali bulletin, že životnost jejich listů je pouze 10 let, jinak mi vrtuli zneschopní... To mne naprosto rozlítilo!

Když jsem majitele společnosti na výrobu leteckých vrtulí bedlivě poslouchal, pochopil jsem, že to, co dokáže on se svými dělníky, dokážu také a lépe a pokud to bude nutné i sám.

Motivace

Když mi někdo řekne, že něco nejde, něco se ve mně vzpříčí, napne se mi celé tělo a mám potřebu ukázat, že to jde! Nehledám důvody, proč to neudělat, hledám možnosti, jak to provést dobře, levně a kvalitně. Je to bohužel má nějaká zasunutá vlastnost z doby, kdy jsem byl konstruktér, a z doby, kdy jsem měl zaměstnance a musel se o ně starat. Doufám, že se to někdy změní a že to někdy vyprchá...

Začal jsem sledovat výrobní videa světových výrobců certifikovaných vrtulí, ale ne vždy jsem dostal odpověď na svou otázku. Postahoval jsem bezpočet výrobních a servisních bulletinů k certifikovaným za letu stavitelným vrtulím, ale ani z toho jsem nebyl příliš moudrý. V patentech jsem toho také moc použitelného nenašel. V bazarech jsem nakoupil různá torza středů certifikovaných vrtulí, které byly použitelné i pro reverzní chod, a při jejich rozebírání mi začínalo „svítat“. Byly velmi bytelné, ale také velmi těžké.

Potřeboval jsem něco podobného, ale mnohem lehčího!

Začal jsem rozebírat za letu stavitelné vrtule různých výrobců pro LSA a ultralighty a do jedné vrtulky jsem se „zamiloval“. Zamiloval jsem se pro její předimenzovanost a současně malou hmotnost, pro její skvělé technické řešení a preciznost výroby. Každá jedna součástka z té vrtule byla nádherná. Střed této vrtule jsem použil pro své další konverze.

Návrh  experimentální  za letu stavitelné vrtule s výměnnými vrtulovými listy.

Navrhl jsem konverzi nové za letu stavitelné vrtule „Zejda 1“. Je to experimentální a současně zkušební vrtule k mnohým motorům do výkonu 300 HP, u které je možné vyměnit různé typy, délky, profily a zkroucení vrtulových listů. Z jednoho středu vrtule tak mohu teoreticky vyrobit asi 45 různých vrtulí s různými vrtulovými listy a různými průměry vrtule.

 


Díky specifickému tvaru dříku vrtulových listů mohu použít listy od více výrobců, Lugansk propeller, Kiev propeller, Meglin propellers a dalších, kteří je využívají. Například jen od jednoho konkrétního výrobce mohu použít 15 různých druhů vrtulových listů od průměru 1 600 mm do 2 400 mm průměru vrtule, což je naprosto jedinečné a skvělé! Samozřejmě po ověření výpočtem a přetočením jednotlivě postavené vrtule.

Začal jsem s druhými nejdelšími vhodnými vyztuženými listy o délce 1 m na list pro výkon motoru 250–300 HP s běžnou charakteristikou krouticího momentu k výkonové křivce klasického leteckého nepřeplňovaného motoru. S výrobou za letu stavitelné vrtule jsem předtím, mimo mnoha oprav a drobných modifikací stavěcího mechanizmu, který jsem musel předělávat po výrobci stavitelných vrtulí za letu po každých dalších 20 letových hodinách, neměl žádné zkušenosti. Musel jsem se tedy naučit spoustu věcí včetně statického vyvažování vrtulí. Později jsem si na vyvažování vrtulí velkého průměru udělal svou stolici s vibrátorem.

Konverze za letu stavitelné vrtule

Konverzí středu mé zamilované vrtule a mnou vyvinutými díly vznikla třílistá za letu stavitelná vrtule o průměru 2 066 mm. Vymýšlet zcela novou vrtuli jsem po několika pokusech vzdal kvůli časové a obrovské finanční náročnosti a vzhledem k tomu, že jsem na všechno sám, a proto jsem konvertoval kvalitní díly z jiných vrtulí a od jiných výrobců a ty nechal přepočítat pro mé použití. Nechal jsem vypočítat a profesionály vyrobit další potřebné komponenty ve špičkové kvalitě z nejlepších dostupných materiálů, kterými jsem je pospojoval.


Výpočty vrtule a spojovacích prvků jsem si nechal udělat externě na základě mnou navržených materiálů a výrobních nákresů, které jsem dodal. Avšak výpočty jsou jedna věc, koeficienty bezpečnosti druhá věc, pozemní zkoušky přetočením na zemi již dávají tušit, jak to dopadne. Ale teprve dlouhodobé provozní zkoušky jednotlivě postavené vrtule nakonec ve vzduchu při létání ukáží, jestli někde nevznikla chyba...


Vyrobeny dva prototypy dvoulistá za letu stavitelná a třílistá za letu stavitelná.

Popsat vývoj konverze, výpočty, výrobu, vážení a skládání jednotlivých komponentů, jakož i zkoušky jednotlivě postavené za letu stavitelné vrtule dle předpisu a prvotní neúspěchy s vrtulí a jejím stavěním by vydalo na román, který by Vás asi nebavil, nebo by měl pouze úzký okruh čtenářů. Spokojíme se tedy s tím, že jsem zkonvertoval vrtuli „Zejda 1“,  třílistou s kompozitovými uhlíkovými šavlovitými listy o hmotnosti 10,3 kg, s průměrem 2 066 mm stavěnou hydraulicky, kdy jsem použil, přepočítal, upravil a provozně vyzkoušel spoustu komponentů jiných výrobců.

Dále jsem konvertoval jednotlivě postavenou za letu stavitelnou vrtuli „Zejda 2“ s karbonovými listy o průměru 2 030 mm a o hmotnosti pouhých 8 kg, přetočenou a použitelnou a zalétanou v letounu Tecnam P2002 Sierra pro Rotax 912 ULS, kde létá skvěle a umožňuje využít plný potenciál 100HP motoru Rotax. Vrtule „Zejda 2“ v Sieře létá 210–220 km/h při 5 350 RPM, bez botiček.

Poctivá a pečlivá práce a respekt z za letu stavitelné vrtule

Vrtulky mne stály víc než mnoho energie, mnoho zkušebních pozemních provozů a zkoušek a ještě více zkušebních letových hodin. Přičemž jsem dělal letové zkoušky až po důkladném pozemním testování, kde jsem spálil mnoho desítek litrů paliva s vědomím, že vznikne-li porucha na vrtuli a nedej bože ulétne jeden list a nestihnu-li motor okamžitě vypnout, tak mne čeká nejspíš mimo „listopadu“ také „motorpad“ a centráž mimo rozsah s následnou nemožností letoun uřídit. Samozřejmě pak by následovalo nevyhnutelné...

Tomu jsem se potřeboval za každou cenu vyhnout. Proto jsem vše dělal obzvláště pečlivě s vědomím, že mne má skvělá žena a děti budou ještě potřebovat.

Potřebuji více režimů vrtule - půjde to?

Původně jsem si myslel, že si vyrobím, nebo zkonvertuji vrtuli, která bude umět i prapor a vzdušnou a pozemní betu, což je jinak řečeno malý a větší záporný úhel nastavení vrtule, kdy tato vrtule intenzivně brzdí na jistých specifických – ještě bezpečných – otáčkách, ale také trhá obtékání proudu kolem letounu a výrazně snižuje účinnost ocasních ploch. Toto jsem zamýšlel pro větší efektivitu zkrácení vyplavávání a pomoci při brždění na zemi pro soutěžní létání a přistávání do decku.

Za letu stavitelná třílistá konverze vrtule „Zejda 1“ o průměru přes 2 m dává letounu konečně ty výkony, které si zaslouží přenést krouticí křivka výkonu motoru 1.2 TSI do vzduchu! Je tak možné využít plný potenciál krouticího momentu v nižších otáčkách a snížit tak spotřebu, hlučnost a zvýšit dolet.

Rychle jsem byl vyveden z omylu velkými silami a vibracemi v těchto záporných – reverzních – režimech... Moje vrtule „Zejda 1“ a „Zejda 2“ mají poměrně hodně zkroucené vrtulové listy, asi o 30 stupňů. Když jsem vrtuli nastavil tak, aby se motor přetáčel, což bylo nutné pro pozemní vrtulovou zkoušku, byly již konce listů v záporném úhlu (v reverzu), to produkovalo hrozný hluk a znatelné vibrace, které bylo nutné přestát a zkoušku dokončit. Nicméně srdce mi říkalo, že tu svou krásku deptám a že jí ubližuju. Svědomí konstruktéra mne však nutilo zkoušku přetočením dokončit padni komu padni, buď to ta vrtule vydrží, nebo se rozlétne!

Zpětné a opakované kontroly

Věděl jsem, že ať to dopadne jakkoliv, nakonec vrtuli rozeberu a důkladně překontroluju. Z lidského hlediska mi bylo vrtule nesmírně líto a trpěl jsem spolu s ní s každou jednotlivou součástkou. Vrtule pozemní vrtulovou zkoušku na přetočení zvládla. Po rozebrání a zkoumání jsem našel uvolněnou matici jednoho listu. Bylo nutné vrtuli znovu pečlivě složit a zkoušku opakovat. Po sehnání originálního přípravku na dotahování matic listů a po předepsaném dotažení a zajištění bylo nutné zkoušku opět opakovat. Po další vykonané pozemní zkoušce přetočení vrtule jsem již po rozdělání nenalezl žádné natažení, uvolnění nebo mikrotrhliny. Ale bylo zcela zřejmé, že provoz v režimu reverzu nebude dlouhodobě udržitelný!

Taková vrtule, která by mohla chodit v reverzním módu, by nutně musela být o mnoho těžší a bytelnější, listy by musely být „snad“ kovové, spousta věcí by se musela přepočítat, zesílit a dlouhodobě vyzkoušet. Rovněž ovládání by bylo o dost složitější pro zachování bezpečnosti. Vrtule by byla nebezpečná pro „průměrného pilota“. Zjistil jsem, že mé skromné možnosti mi nedovolí bez solidního zázemí a kapitálu dojít dál, než že skončím u jednoduché za letu stavitelné vrtule, byť s velkým průměrem dvou metrů a se stavěním vrtulových listů o 10 až 20 stupňů. Maximálně přestavením vrtule do praporu v případě vysazení motoru.

Úprava podvozku pro možnost zavěšení vrtulí velkých rozměrů

Zkrátil jsem a zesílil přední podvozkovou nohu u letounu DREAM TRAINER FZ a nastavil podvozek tak, aby bylo možné použít vrtuli o průměru kolem 2 060 mm. Zkrácení a zesílení přední podvozkové nohy však přineslo vyšší tuhost v nožním řízení, větší namáhání soustavy nožního řízení a nutnost použití trochu vyšších sil v řízení na zemi a menší poloměr zatáčení. Síly ale nebyly o mnoho větší než u typu Tecnam P2002. Kromě toho je na příďový podvozek vyvíjen velký tlak od vrtulového proudu ve směru vlevo dolů při maximálním vzletovém výkonu. Občas se mi stalo, že letadlo při plně zabržděných kolech a třech špalcích u každého kola při vrtulové zkoušce špalky přejelo... Tak velký tah má 1.2 TSI spolu s dvoumetrovou vrtulí!

 Krutý příběh co umí vrtule velkého průměru spolu s velmi výkonným motorem na zemi.

Jednou na začátku jsem třílistou na zemi stavitelnou vrtuli s širšími listy o průměru 2 000 mm zkoušel na přetočení dle předpisu a milé letadlo se na zemi, ač pečlivě zabrzděné a zašpalkované, začalo pravým křídlem zvedat, jako by jej nadnášel vrtulník, a čumák se jal  poroučet k zemi, jako by se celé letadlo páčilo přes levé hlavní podvozkové kolo a přední podvozkové kolo ve směru doleva dolů, pokud sedíte v kabině. V tom okamžiku jsem hrábl po vypínači zapalování. Vypnul jsem ho. Bylo to tak neobvyklé. Doposud nepoznané! Vypadalo to, že se letadlo snažilo díky velkému výkonu motoru a velké vrtuli na zemi převrátit... Následně jsem uslyšel praskání vrtulových listů v doběhu motoru a měl zkaženou náladu tak na měsíc.

Vyhnula se přední podvozková noha. Rozlámal jsem velmi drahé karbonové vyztužené vrtulové listy. To jsem si tedy pěkně vydělal!

Od té doby letadlo velmi poctivě připoutám při vrtulových zkouškách kotvami do země, nebo přivazuji ke kolům aut, to když mám sundaná křídla a dělám další úpravy pohonné soustavy. Přední podvozkovou nohu jsem byl nucen ještě více zesílit.

Udělal jsem chybu, kterou Vy už neuděláte!

Filip Zejda

Konkurs na Szkołę Lotniczą Roku 2014

​​

PARTNERS

AEROWEB 
Letecký informační server... více

AIRPAL
Stol Zenail letouny... 
více

LINKS

Ceny szkolenia pilotów i wynajmu samolotów 2020
Pdf soubor ke stažení zde...

Prognoza pogody dla nas.
Odkaz na novinky...

Szkolenie pilotów przed lotem.
Odkaz zde...

Szybki kontakt:

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

Więcej informacji o nas, napisz do nas...