Thrust-X Aerobatic Airplane

הפרויקט המוצג להלן מתייחס לאפיון ותכן של מטוס אירובטי לתצוגות תעופה.  פרויקט זה בוצע בהנחיית מר שמר שלו ובשיתוף פעולה עם פרופסור חיים אברמוביץ', דר' מיקי גולן, חברת ארן ומר Ludger Dülmer  מחברת EXTRA Flugzeugproduktions- und Vertriebs- GmbH.

בבסיס הפרויקט, מטוס ייעודי שיתכונן לדרישות ייחודיות ולביצועים מיוחדים של תרגילים אירובטיים. תכן המטוס נגזר ממצבי הטיסה בתרגילים האירובטיים הנבחרים. התצוגה האירובטית מתבצעת באירועי תעופה (CIVA)ומורכבת מרצף של תרגילים אירובטיים מול חזית צופים נתונה. מטוס אירובטי שונה ממטוסים מסחריים בכך שתנאי הטיסה שלו קיצוניים: זוויות החלקה גדולות, כוחות G גדולים (בערכם המוחלט) וכמו כן הוא נדרש לקצב גלגול גבוה. כל אלה משליכים כל השיקולים המתבצעים במהלך שלבי התכן של המטוס.

איור 1: תיאור איזומטרי של Thrust-X

דוח זה מציג את תהליך תכנון המטוס Thrust-X תוך הצגת אנליזות, תיאורטיות  (בתחומי האווירודינמיקה, מכניקת הטיס והמבנה),  ומעשיות  (ביצוע ניסויי מנהרת רוח, תכנון דגם המנהרה וניתוח תוצאותיו וביצוע סימולציה ממוחשבת  "אמיתית"  –  לא סינתטית).

דו"ח זה ייפתח עם הצגת הדרישות הראשוניות מהמטוס שהתקבלו מהלקוח. דרישות אלה מתארות בפירוט את המרחב האווירי בו יתבצעו התרגילים, דרישות ביצועים וכן דרישות נוספות.

איור 2: תיאור מפוצץ של דגם המנהרה

איור 3: דגם מנהרת הרוח

בדו"ח מוצג תכן המטוס, לרבות תכן הכנף, גוף וזנב המטוס. סימולציה של דגם SolidWorks של המטוס Thurst-X מוצגת בלווי הסברים ותוך דיון בתוצאות והצגת המסקנות.

איור 4: מימוש של תומכת הזנב Truss

תהליך תכן ובניית דגם המנהרה מוצגים תוך הצגה מפורטת של סקיצות ושל שיטת הייצור. הדגם הודפס במפעל ארן ( (ARANבשיטת הדפסה תלת-מימדית והותקן במנהרת הרוח שבנקבה התת-קולית בפקולטה להנדסת אווירונאוטיקה וחלל בטכניון. הבעיות שהתעוררו בהתקנת הדגם במנהרה מוצגות. פתרון בעיות אלה מוצג גם הוא בפירוט בצירוף סקיצות. סימולציה של דגם מנהרת הרוח מוצגת בלווי הסברים ותוך דיון בתוצאות והצגת המסקנות. ניסויי המנהרה התבצעו בתצורות פולרה וטרנזייאנט ומוצגת השוואת תוצאותיהן לשל הסימולציה של מטוס Thrust-X .מאחר וידוע כי למטוסים מסוג זה קיימת חולשה מבנית באיזור הזנב התעורר הרעיון לבדוק חולשה זו בניסוי מנהרה.  לכן, בניסוי מנהרת הרוח בוצעה גם בדיקה של מומנט הפיתול הנוצר על מכלול חיבור הזנב לגוף המטוס בזמן טיסה בזווית החלקה גבוהה.

מוצגת הערכה של ביצועי המטוס; ביצועים אווירודינמיים והערכת כוח הגרר. חישובי דלק, סקיצות מפורטות של המטוס מוצגות בלווי הסברים. ניתוח ביצועי המראה לפי חוקי ה FAA מוצגים בלווי הסברים וחישובים.

מוצגת אנליזה מעמיקה של תצורת הזנב מוצגת בלווי גרפים וחישובים. נבדקו תצורות של ארבעה ושני מוטות, בוצעה ולדיזציה של דגם זנב וכן בוצעה הערכת משקל ואיזון.

באמצעות תוכנת MATLAB, בוצעה סימולציית 6DOF (סימולציה שאיננה סינתטית) והוצגה טיסה ישרה ואופקית וכן תרגיל לולאה אנכי. סימולציות אלו הוצגו בלווי ההסברים, המשוואות והגרפים הרלוונטיים.

איור 5: סימולציית 6DOF – תמרון של לולאה אנכית

לבסוף הוצג מודל מתמטי – קירוב Schrenck תוך הצגת המשוואות והגרפים המסבירים אותו.