V předchozích dílech jsme si řekli a ukázali, jak zastavět a konvertovat v podstatě jakýkoliv vhodný automobilový motor na motor letecký. Popsali jsme si to na příkladu motoru 1,2 TSI. Na motoru s kódovým označením CBZA či CBZB, který je snad dnes už nejrozšířenějším výkonným českým motorem s turbodmychadlem a přímým vstřikem v současnosti. Tento motor lze upravit až na 144 HP a 200 Nm.
Mezi nejméně populární věci při zástavbě těžšího motoru do draku letounu patří vyvážení a celkové odlehčení letadla. Zavěšoval jsem tři přibližně stejně těžké motory: Škoda 136B 50 kW, VW 1,4 16 V 74 kW a Škoda 1,2 TSI 8 V 105 kW.
Technologický a výkonový rozdíl v těchto výše uvedených motorech je propastný. Vypíchl bych jen to, že motor 1,2 TSI ve své suché hmotnosti cca 93 kg má již zakomponovaný vodní chladič oleje a vodní chladič vzduchu.
Řekněme si to rovnou a bez velkých okolků, motor 1,2 TSI stejně jako původní Škoda 136B i VW 1,4 je na hraně hmotnosti pro tak celkově robustní letadlo s velkým křídlem jako je Yetti J-03. To je fakt. A také tomu budou odpovídat různé nesnáze, které by se u jiného letounu vyskytnout nemusely.
Před dvaceti lety se konstruktérům jevil motor z osobního auta Škoda Favorit jako nejlepší volba v poměru výkon/cena/hmotnost při zástavbě do draku letounu, který byl navržen pro letecký výcvik a turistiku s početními násobky -4/+6 G. Budeme-li zastavovat motor 1,2 TSI do jiných lehčích letadel, tak by takový problém s váhou při zástavbě být nemusel, může však nastat problém podstatnější, kritičtější – totiž s vhodným umístěním a centráží letounu nehledě na pevnostní prvky v konstrukci a jejich schopnosti přenést síly a momenty od motoru.
Dnes Vám popíšu jak odlehčuji letadlo, které jsem negenerálkoval celé, jako jsem to dělal při zástavbě motoru VW 74kW 1,4l 16V, ale letadlo, které stavěl někdo jiný. Je tedy potřeba popřemýšlet i o hmotnosti celků již zastavěných. Tyto celky je nezřídka třeba vyhodit a nahradit novými, lehčími. Je to sice krkolomná metoda, pracná a časově náročná, ale vždy dojde svého cíle.
Ze začátku odtučňovací kúry odstraňuji hmotné zbytné věci či předělávám díly, kde lze ušetřit hmotnost řádově v kilogramech. Tyto úpravy nemají mít zásadní vliv na letové vlastnosti, respektive jiné letouny stejného typu jsou úspěšně provozovány bez těchto komponentů. Následně se věnuji přeměně dílů či soustav, kde lze ušetřit stovky gramů. Bez vlivu na letové vlastnosti.
Pokud ani tehdy letadlo ještě neváží to, co by mělo, pokračuji ve výměně některých funkčních sestav a jejich nahrazením jednodušší a lehčí konstrukcí, ořezávání zbytných nálitků, na motoru, které nebyly využity při zástavbě, krácení šroubů, popřípadě strhnutí starého potahu nebo části letadla a jeho nahrazení novým potahem s nižší hmotností bez plniče a automobilových barev. Někdy se pod tlakem okolností podaří najít novou či oprášit starou myšlenku, nebo technologii vedoucí k dané úspoře.
Začínám tím, že postavím celé letadlo i s motorem do letuschopného stavu, jenom vzlétnout. Samozřejmě, že již v průběhu prací kolem letounu a zástavby motoru dbám o co nejlehčí díly při používání leteckých materiálů, snažím se používat minimum věcí a jen to, co se mi zdá být nezbytné. Pokud mám letadlo téměř hotové a po zkušebním běhu pohonné jednotky a když vše funguje, jak má, postavím ho do zadní části hangáru, kde nefouká, na tři osobní digitální váhy v letové poloze. Připravím si i digitální závěsnou váhu na vážení jednotlivých vymontovaných dílů, které po demontáži převažuji a díly s hmotností si zapisuji do sešitu.
Před osobní váhy (jsou cenově dostupné, ale ne nejvhodnější) dám stejně vysoká prkénka, na kterých je letadlo postaveno, za koly jsou špalky. Letadlo tak mohu co chvíli postavit pouhým zatažením na váhy a po zvážení odsunout k dalším úpravám nazpět na prkénka, aby se mi váhy nezničily.
Při prvním vážení mi váhy na hlavním podvozku obvykle nic neukážou, protože váží a ukazují jen do 150 kg každá. Je to tím, že mám nějaké palivo v nádržích, ale také tím, že mám na letadle vyšší hmotnost, než bych měl mít! Nevím, čím to je, ale na začátku je mé letadlo spíše ELSA letounem, v žádném případě ne sportovním létajícím zařízením.
Po odčerpání paliva mimo nevyčerpatelného zbytku, kontroly stavu oleje a jeho odpuštění na minimální množství použitelné pro let, kontroly stavu chladicí kapaliny a její úpravy jako v předešlém případě, začínám odebírat věci z letadla, které jsou tam zbytné, a to tak dlouho, než se dostanu na požadovanou hmotnost pro danou kategorii a letoun je stále plně letuschopný dle předpisů.
Takto kdysi Japonci prorazili do světa se svými tranzistorovými rádii a elektronikou. Byla designově povedená, ale přitom spartánská, funkční a trvanlivá.
Tato procedura začíná obvykle u odstraňování věcí jako je vrtulový kužel a dýnko, aerodynamické kryty kol – botičky, jejich držáky, aerodynamické kryty vzpěr a jejich uchycení, aerodynamické kryty hlavního podvozku. Suma hmotností vyjmenovaných zbytných dílů může být někde kolem 6,5 kg, ale u některých letadel i více, záleží na materiálu, z čeho jsou vyrobeny a jak pevně jsou uchyceny.
Když už se věnuji podvozku, zajímá mne, jaké pneumatiky daného rozměru jsou použité na letadle a jaký mají rychlostní a pevnostní index a počet pláten. Mnohdy se dá na jedné pneumatice ušetřit i 1,75 kg hmotnosti. Vím-li, že mám těžší motor, raději koupím lehčí a pevnější pneumatiky od jiného výrobce, a pokud možno i bezdušové. Záměnou pneumatik jsem ušetřil 2 kg.
Při pohledu na sedačky mi bylo jasné, že původní majitel mého letounu preferoval luxus a pohodlí, díky 10 cm vysokému molitanu a kvalitnímu čalounění váží jedna sedačka s opěrákem kolem 6,5 kg. Dohromady 13 kg! Tady je prostor pro tvůrčí práci. Často se vyplatí vykuchat sedadlo až na kostru sedačky a nově potáhnout jednou vrstvou pevné technické tkaniny. Jindy je nutno sedáky zkrátit a vyrobit nové opěradla, protože původní byly příliš hmotné. Je to pracné, ale celková úspora na obou sedačkách může být kolem 7-8 kg. Někdy i více. Na dlouhotrvající lety se pak vyplatí těm s menšími tukovými polštáři si brát do kabiny speciální obšitou očalouněnou molitanovou podložku, nebo polštářek.
Popruhový sedák. Lze vylepšit potahem, polštářkem, nebo spacákem při přeletu. Ověřeno, vyzkoušeno
U některých letounů je možné sedačku úplně vyhodit a použít stávající konstrukci příhradoviny pro upevnění pevnostních popruhů, jejich vhodným provázáním a propletením vytvoříte podsedák i opěradlo a dosáhnete maximálních úspor hmotnosti, kdy se jedná o bezpečné řešení a zároveň „sedačka“ neváží více než 0,5-0,7 kg na váze popruhů. Když uděláte popruhy volnější pod zadek, pak můžete vkládat tlustší polštářek, nebo rovnou spacák při přeletu.
Výše uvedenými úpravami jsem snížil hmotnost letounu o 15,5 kg!
Motor 1,2 TSI jde velmi snadno nastartovat ručně přes vrtuli. Je to dáno tím, že řídící jednotka reaguje na změnu teploty prostředí a nastaví vhodné parametry opakovaného přímého vstřiku spolu s předstihem.
V tuto chvíli je dobré popřemýšlet, zda nutně potřebujeme k provozu elektrický spouštěč. Po delší úvaze jsem došel k závěru, že startér zas tak nutný není a obětuji ho na oltář hmotnostních požadavků kategorie.
Je vhodné popřemýšlet o tom, jakou vrtuli budeme provozovat. Pokud jsme si vybrali pevnou dvoulistou dřevěnou nebo za letu stavitelnou vrtuli s dřevěným jádrem, popřípadě na zemi stavitelnou s dřevěným jádrem nebo dostatečně tuhou kompozitovou Kašparku, lze tyto vrtule použít k nahození motoru. Zapomeňme ale, že kompozitové vrtule a jiná podobná choulostivá skořepina nám umožní roztočit větší motor s pořádnou kompresí. Je potřeba si zjistit údaje od konkrétního výrobce vrtule o ručním startu. Většinou ruční start nedovolují! Většina výrobců UL vrtulí ani nevyrábí vrtuli do výkonu 140 koní.
Vyndal jsem tyto díly: elektrický startér (2,88 kg), uchycení startéru s dvěma šrouby (1 kg), silový elektrický kabel od startéru k akumulátoru (0,3 kg). Původní startovací akumulátor 18 Ah (4,9 kg) jsem nahradil 12V 12Ah akumulátorem (3,5 kg) nebo v případě nouze 7Ah akumulátorem o váze 2,2 kg. Tím jsme ušetřili dalších dobrých 6,88 kg.
Jenže tím souvislosti se startérem nekončí… Když jsem odstranil startér a příslušenství, již není nutné mít vysokou vrtulovou podložku, která měla za účel posunout vrtuli od startéru a která váží i se šrouby a střižnými pouzdry 2,79 kg. Další maličkostí je, že uchycení akumulátoru již nemusí být tak dimenzováno. Celková úspora hmotnosti, pokud nebudete využívat spouštěč, je 9,67 kg.
Všiměte si duralové podložky pod vrtuli. Je nutná kvůli vyčnívajícímu startéru. Pokud startér nevyužijete a modifikujete kryt motoru, výrazně ušetříte na hmotnosti
Původní velká ostruha s kolečkem z čehosi, co bylo snad navrženo pro nesení a pojezd dílenského stolu o celkové váze kompletu 2,5 kg, jsem nahradil krátkou ostruhou s kolečkem z kolečkových bruslí. Tím jsem ušetřil 1,95 kg.
V první etapě se mi podařilo snížit hmotnost SLZ o 27,1 kg. Váhy již začínají dávat na vědomí, že se blížím kritické hmotnosti, kterou potřebuji. Jenže SLZ je stále těžké a přes váhu kategorie.
Co teď?
Některé závodní UL nemají ani přístrojovou desku, jak ji známe, stačí kombinované digitální přístroje uchytit do konstrukce. Tak daleko jsem zajít nechtěl, proto jsem výšku palubní desky snížil a použil o jeden silenblok méně a nejmenší možné silenbloky. Zvolil jsem tloušťku duralového plechu o polovinu menší než původně. Do plechu přístrojové desky jsem vyřízl šest otvorů o průměru 80 mm pro analogové letové přístroje a otvory poté zezadu přelepil a vypnul. Ušetřil jsem 0,5 kg.
Panel přístrojů obsahoval: hodiny, výškoměr, vario, příčný sklonoměr, kompas, rychloměr. Všechny přístroje jsem nahradil EFISem D6. Úspora v hmotnosti je 2,1 kg. A získáte navíc umělý horizont a směrový setrvačník. 2,1kilogramová pravda za bolestných 50 tisíc, co stojí EFIS, je poněkud tvrdá. Skutečnost změkčí to, že součet cen letových analogových přístrojů dá kolem 25-30 tisíc. Cenově nejvýhodnější řešení by bylo koupit ruský EFIS, který v sobě má i motorové přístroje.
Původní radiostanici jsem spolu s instalací, koaxiálem a externí anténou vyjmul, úspora hmotnosti cca 1,4 kg. UL letadlo přece nemusí mít RDST! Bude muset stačit externí ruční RDST.
Motorové přístroje – tlak oleje, teplota oleje, teplota vody, motohodiny, voltmetr, tlak vzduchu – jsem nahradil OBD ELM 327 BT a tabletem s náležitým programem, ve kterém mám i navigaci. Úspora hmotnosti je cca 1,5 kg.
Původní škodovácký elektrický palivoměr ze Škody 120 i s instalací vážící 0,20 kg jsem vyjmul a pro detekci stavu paliva používám průhlednou trubičku podél nádrže připojenou k nejnižšímu a nejvyššímu bodu nádrže. Průhledná benzinová trubička je podložena bílou páskou a je ocejchována. Je to stoprocentní řešení, nemůže se nic pokazit. Přístrojovou desku jsem seshora potáhl lehkou jemnou černou podšívkou na kabáty – úspora proti černé kožence je cca 400 g.
V druhé etapě se podařilo „ušetřit“ 6,6 kg.
Tady jsem ve skutečnosti vlastně mnoho neušetřil, neboť elektroinstalace motoru 1,2 TSI (řídicí jednotka, sběrnice, pojistková skříň, panel přístrojů - respektive počítač, co v něm je, a klíček s kroužkem a vlastně i zámkem, který jsem ještě nevykuchal, váží zhruba necelých 5 kg. Všimněte si prosím, že jsem odebíral hmotnosti ze stejného prostoru, kde jsou namontované řídící komponenty motoru 1,2 TSI, tedy v oblasti přístrojové desky.
EFIS D-6, motorové přístroje z auta implementované do přístrojové desky, v příštím dílu si řekneme, jak je nahradit
Třetí etapa odlehčení. Originální dorazy nožního a ručního řízení byly provedeny přes 20-25 cm dlouhá lanka s očky a uchycením do konstrukce. Uchycení do konstrukce jsem uřízl, lanka vyhodil a na nožní a ruční řízení jsem přivařil stavěcí šrouby, úspora hmotnosti cca 200 g.
Všechny šrouby, které vyčnívaly přes matičku, jsem ruční pilkou zařízl na 2-3 závitech přesahu za matičkou. Mnoho práce, úspora kolem 75 g. Odlehčil jsem spodní motorový kryt vyříznutím většího otvoru pro chlazení. Z původní hmotnosti 2,1 kg jsem se dostal na 1,36 kg, tedy úspora 0,74 kg.
Letadlo stále není ve váze. Rozdíl do požadované původní váhy je kolem dvou kilogramů. To setrvačník, spíše unašeč startovacího věnce, váží cca 1,2 kg. Jenomže vyndat ho znamená rozebrat reduktor a vylisovat primární řemenici z hřídele. Tak to se mi opravdu nechce.
Někdy je třeba přitvrdit! Nechtěl jsem víc rozebírat motor. Nechtěl jsem vyndávat dveře, bez kterých je letoun také schválen k provozu. Nechtěl jsem ani strhávat pěkný, ale velmi těžký potah. Při představě, že bych neměl přístrojovou desku, mi vyvstávala na mysli otázka a bude to ještě letadlo? Jistě že bude! Byť ne pro každého…
Nebylo už kde co uříznout nebo odstranit… (Ve skutečnosti by bylo, avšak práce a celková náročnost tím spojená mne odrazovala.) Potřeboval bych nějaké vhodné levné a rychlé řešení…
Vyjmul jsem proto jednu ze dvou nádrží za sedačkami. Ještě stále mi ve zbývající nádrži zbude objem na 18 litrů + 2 litry obsah nalévací hadice. Navíc motor 1,2 TSI je možné provozovat na nízkých otáčkách, např. 3500 RPM, kde má dostatek výkonu 100 hp při 200 Nm i nízkou spotřebu (je potřeba mít ale vhodnou vrtuli a vhodný převodový poměr reduktoru).
Sejmul jsem také kompozitové koncové oblouky křídel, jeden vážil 0,95 kg a byly přišroubovány M5 šroubky po 10 cm! Zbytečně předimenzované uchycení. Koncové oblouky jsem nahradil zavřením křídla ceconitem.
Po dlouhém, pracném a únavném odlehčování jsem nakonec letadlo dostal do prázdné hmotnosti 320,5 kg (se záchranným balistickým systémem) HURÁÁ! Podařilo se. Jsem na požadované hmotnosti.
Pokud jsme si hráli s hmotnostmi na letadle, je třeba provést ještě jedno vážení v letové poloze letounu a určit přední krajní centráž a zadní krajní centráž, ta musí odpovídat údajům výrobce letounu. Díky velkému rozmezí centráží u letounu Yetti J-03 se to podařilo bez problémů.
