VAD HAR HÄNT MED KTH OSQAVIA? Osqavia, ett låg-vingat två-sitsigt, side by side, enmotor-flygplan.

Transkript

1 VAD HAR HÄNT MED KTH OSQAVIA? Osqavia, ett låg-vingat två-sitsigt, side by side, enmotor-flygplan. BAKGRUND Osqavia har varit ett utbildningsprojekt på Kungliga Tekniska Högskolan i Stockholm. Projektet föddes 1985 med Per Åke Torlund som projektledare och flygrelaterad industri som sponsor. Teknologer fick möjlighet att bredda sina teoretiska kunskaper och projektet ledde till över 30 examensarbeten. Tyvärr ledde bristande finansiering till att projektet lades på is i mitten på nittiotalet. Genom ett samarbete med Ulf Edlund som är ansvarig för projektet fick vi, Niklas Anderberg, Thomas Augustsson och familjen Lindberget sommaren 2002 möjligheten att färdigställa detta flygplan. Många tror säkert att projektet hade framskridigt ganska långt i mitten på nittio talet då man såg alla färdiga delar (kroppshalvor, cowling, huv, landställ, hjul bromsar, motor, motorfundament, vinge (utan mittsektion, klaffinfästning och övre skalplåtar), klaffar, skevroder, stabbe, fena, pedalställ, styrspak mm). Den största utmaningen var att lista ut hur alla dessa delar skulle sätts ihop till ett fungerande flygplan.

2 En viss dokumentation var till hjälp i form av X-jobb men oftast var det bara skisser på lösningar som ofta inte gick att applicera på ett enkelt sätt. De flesta lösningar på lastupptagande infästningar är nykonstruerade och dimensionerande efter FAR23. Uppskattningsvis har dimensioneringsarbetet tagit 30% av de nästan 5000 timmar som vi hittills lagt ner på projektet. DEL 1: Vingens färdigställande Vingen är trippeltrapetsformad med rak bakkant. Vingprofilen är en KTH-utvecklad laminär profil, 16.9% tjock med en Douglas klaff. Vingskalet byggs av Aluminium plåt uppstyvad av PVC-spryglar. Vingbalksflänsar görs av strängsprutad lättmetall. Böjmomentet mellan vinghalvorna överförs via huvudbalken i ett centrumkoppel i kroppen för att möjliggöra montering/demontering. Som ni ser är detta inte den enklaste vinge att konstruera. Som tur är var den delvis färdigställd av Stig Engström. En vingbalk/koppel prov hade genomförts med ett par provbalkar på KTH. Vid provet kollapsade kopplet. Den första utmaningen blev att konstruera om detta koppel och genomföra provet på nytt. Det enklaste vi kom på var att göra ett bult förband med presspassning på ena vinghalvan och spelpassning på andra. Eftersom en bakåtsvept vingbalk med dihedral vinkel ger en ojämn lastfördelning över kopplet konstruerades det så att det blev styvare i den minst påkända delen. Lasten går alltid den styvaste vägen så nu blev lastfördelningen jämn och fin över mitten på kopplet. Av en händelse lyckade jag komma över en bit plåt som tidigare var avsedd för SAAB 2000 ( ). Detta material har mycket goda utmattningsegenskaper och är lätt att jobba med innan härdning (Rm=1000 MPa). Det blev dock en hel del jobb då alla bitarna sågades ut för hand (två uppsättningar dessutom) och var tvungna att pressas i en jigg för att följa den krökta vingbalken och dessutom få rätt V-form. Enligt data bladet skulle materialet inte ändra sig nämnvärt under härdning så alla hålen sambrotschades till lagom passning. Efter härdning var det omöjligt att få in en enda bult så provkopplet fick en ganska kraftig konservativ spelpassning i slutänden (man lär sig av att bygga en provbalk först!). Dessa vingar hade aldrig kunnat färdigställas utan hjälp från industriskolans lärare Rune Gustavsson på SAAB.

3 Provkopplet monterat på provbalken Provning Så var det då äntligen dags för provning! Vingen provades för positiva g-laster med 15 graders anfallsvinkel. Både symmetriska och antisymmetriska (som dimensionerar skärkraftsplåtarna i mittsektionen) lastfall provade upp till brottslast (säkerhetsfaktor 1.5). Ingen kvarstående deformation uppmättes vid 6g. Provbalken monterades uppochnedvänd i provriggen. Efter brott på den ena vinghalvan försökte vi provocera fram ett brott på rotsprygeln eller någon annan typ av deformation runt centrum kopplet genom att applicera en ren asymmetrisk last. Vid detta lastfall gick provgiggen sönder ungefär vid dubbla gränslasten (12g). Detta är tydligen väldigt vanligt och naturligtvis pinsamt för en hållfare som jobbar på SAAB.

4 Öronbrott på riggen Asymmetrisk last strax innan brott.skärkraftsplåtarna bucklade kraftigt vid 9g.

5 Provbalken med instabilitetsbrott på vänster sida Det blev bara några nervpirrande knäppar innan vingbalken sakta vred sig vid 9.6g. Provuppsättningen lägger på lite felaktigt vridmoment som enkelt skulle kunna tas upp av vingskalsplåtarna. Teoretiskt borde den riktiga vingen med skalplåtar klara runt 12g. Inga deformationer i bulthål eller plåtar upptäcktes vid demontering. Vingen: Nu var det bara att göra om hela arbetet med den riktiga vingen.

6 Montering av vingkoppel Mittsektionen på vingen Efter lite åsikter att en hållfare inte konstruerar ett koppel utan skärkraftsförband (även om det inte behövdes i det här fallet) har detta adderats och dessutom en 3mm tjock stående vägg i mitten som tar upp knälasterna på grund av V-formen.

7 Klaffen: Klaffen löper på tre skenor. Detta är en mycket snygg aerodynamisk lösning men väldigt svårt att få till praktiskt. Två klaffar, uppbyggda på ett liknande sätt som vingen, var redan tillverkade. Infästningen till skenorna var tyvärr helt fel monterad och underdimensionerad (0.8mm aluminium vinklar monterade med cherry max). Vi gjorde nya jiggar och monterade skenorna med 2.5 mm T-profiler av 7075-T6. Bakre balken förstärktes med L-profiler på insidan vid infästningen. Klaffens infästning till vingen Wingwalk: Eftersom man skall kunna stå på vingen limmades en 10mm tjock rohacell (80kg/m 3 ) platta byggd som en sandwich med 1mm aluminium på ena sidan och ett lager glasfiber på andra mot rotspryglarna. Täckplåtar: Täckplåtarna limmas mot divinycell spryglarna. Beräkningar visar att det är väldigt små laster som överförs per sprygel (det finns en hel del spryglar för att skalplåtarna i 0.4mm al inte skall buckla!). Vi bestämde oss dock för att göra ett prov för att undersöka skillnaden mellan att limma mot primer (med underliggande aludine behandling) och mot att limma mot ren aluminium (scotchbrite behandlad). Eftersom Cri-Cri manualen godkänner limning mot primer förväntade vi oss inte någon skillnad och hade därför redan aludine behandlat och primat täckplåtarna vid provtillfället. Det visade sig att Araldite 420 A/B fäste dubbelt så bra mot ren aluminium som mot primern (den svaga länken var emellan aludin och primer). Säkerhetsfaktorn uppskattades till 24 respektive 12. Vi valde att limma alla längsgående spryglar mot ren aluminium och de tvärgående mot primern.

8 Thomas förbereder limning av täckplåtar Innan limning hade alla divinycell spryglar spacklats med mikroballonger och slipats till rätt form. Divinycell spryglarna försedda med lim.

9 Limning av vingskal med ansatt undertryck på 300mm vattenpelare med hjälp av två dammsugare Nästa gång går vi vidare med landställsinfästningen. Vi har många års erfarenhet av dimensionering och tillverkning av flygplansdelar i metall och komposit och erbjuder konsulthjälp. Osqavia@telia.com