DA VINCI III

Primul elicopter acționat cu putere umană care s-a desprins de sol la 12 nov 1989

Performanțe realizate: La 12 nov. 1989-durata zborului: 2 sec. -înălțimea atinsă: 110 mm. La 10 dec 1989-durata zborului: 7,1sec. -înălțimea atinsă: 203 mm

Performanțe omologate: La 13 dec 1989-durata de zbor: 6.8 sec.

Principalele caracteristici tehnice: -Diametrul rotorului: 100 pic.(30,47 m.). -Profilul palelor: FX63-137 -Coarda profilului palelor: 1.55m. la butuc și 0.70 m. la vîrful palelor -Turația rotorului: 8.5-9 rot/min. -Greutatea construcției: 44 kg. -Diametrul elicilor de antrenare: 1.219 m. -Turația elicilor de antrenare: 470-550 rot/min. -Turația pedalelor: 85-100 rot/min.

NOTE:

1. La 23 august 1977 avionul muscular GOSSAMER CONDOR, proiectat și construit de dr. Paul MacCready, reușește să parcurgă în zbor distanța de o milă pe un traseu în forma de opt, câștigând premiul Kremer de 50 000 £, iar la 13 iunie 1979 GOSSAMER ALBATROS, realizat de același constructor, traversează în zbor Canalul Mânecii cucerind de această dată premiul Kremer de 100 000 £. La ambele zboruri aparatele au fost pilotate și propulsate de Bryan Allen.

2. Inițial 25 000 $.

3. Premiul Peugeot era de 10 000 franci și se oferea aparatului muscular care reușea să parcurgă în zbor, pe ambele sensuri, distanța între două linii aflate la 10 m.

4. La 23 aprilie 1988 avionul muscular DAEDALUS realizat de o echipă de studenți de la Massachusetts Institute of Technology, a efectuat un zbor din Heraklion (Insula Creta) până la insula Santoryn acoperind distanța de 72 Nm (119 km).

Dacă ideea elicopterului muscular apare odată cu însăși ideea elicopterului - celebra schiță a lui Leonardo da Vinci, care exprima pentru prima dată principiul zborului cu ajutorul elicei sustentatoare și a mașinii de zbor capabilă să-l înfăptuiască, reprezintă clar un aparat de zbor acționat cu putere umană și dacă elicopterul de acest tip reapare în mod constant de-a lungul istoriei dezvoltării aparatelor cu aripi rotitoare, motivația soluției s-a schimbat radical. La început, folosirea puterii musculare a fost singura soluție firească, deși au apărut primele mașini de forță, mult timp complexitatea, gabaritul și mai ales greutatea lor erau departe de ceea ce ar fi fost posibil de instalat pe o mașină de zbor și astfel cea mai simplă soluție de antrenare rămâne forța umană. În primii ani ai secolului nostru, deși s-a demonstrat clar că puterea dezvoltată de om nu este suficientă pentru asigurarea zborului cu mașini mai grele ca aerul (Drzewietki, Renard, Jukowski), că în stadiul de dezvoltare în care au ajuns (între timp) motoarele devine posibilă folosirea lor pe aparatele de zbor, inclusiv pe cele cu aripi rotitoare și, deși au reușit să decoleze primele aparate de zbor cu aripi fixe (Wright, Vuia, Dumont) și chiar cele cu aripi rotitoare (Léger, Bréguet, Cornu), ignorând realitățile, aparatele de zbor acționate cu forță umană, printre care și elicopterele, apar în continuare și se bucură chiar de o imensă popularitate. În ciuda faptului că nici un aparat muscular deocamdată nu a reușit să decoleze. Popularitatea acestora în prima jumătate a secolului era întreținută (în principal în rândurile amatorilor) de răspândirea rapidă a bicicletei începută în anii '90 ai secolului trecut, când are deja forme și performanțe foarte apropiate de cea a bicicletelor contemporane pe de o parte, și de succesele spectaculoase obținute de aviație începând din 1907, pe de altă parte.

În 1980, în urma succeselor răsunătoare obținute cu avioanele musculare ale lui Paul MacCready, Societatea Americană pentru Elicoptere (American Helicopter Society, AHS) a lansat competiția Igor I. Sikorsky cu scopul de a încuraja eforturile pentru înfăptuirea zborului cu ajutorul elicopterului acționat cu forță umană: "Igor I. Sikorsky Human Powered Helicopter Competition".

Regulamentul competiției a fost publicat în luna mai 1980. Forma inițială a suferit până în prezent două modificări (nesemnificative), la 15 oct. 1985 și la 23 iulie 1986.

În principiu se oferă un premiu de 20 000 $ pentru persoana sau echipa, din oricare parte a lumii, care va construi un aparat de zbor de tip elicopter acționat cu forță umană și care reușește să efectueze un zbor la punct fix, cu o durată de cel puțin un minut, în cursul căruia să fie atinsă (pentru oricât de scurt timp) înălțimea de cel puțin 3 m.

Regulamentul prevede ca în timpul zborului centrul aparatului să rămână în interiorul unei suprafețe de cel mult 10 m², ca viteza vântului să nu depășească 9 m/s (sunt recunoscute și zborurile efectuate în spații închise), ca terenul de pe care se face decolarea să fie orizontal, admițând o pantă de cel mult 1:100.

Referitor la echipaj, adică persoanele aflate la bord în timpul zborului și care contribuie la acționarea organului sau organelor de sustentație, regulamentul admite cel mult trei persoane. Cel puțin o persoană va trebui să aibă poziție fixă (celelalte putând avea o mișcare de rotație solidară cu rotorul). Este interzisă folosirea de către echipaj a drogurilor și a stimulentelor. Echipajul poate fi ajutat de un personal auxiliar, de cel mult două persoane, care poate interveni pentru stabilizarea aparatului la decolare și aterizare, dar fără să contribuie la decolarea sau frânarea la aterizarea acestuia.

Zborurile se vor efectua în prezența inspectorilor competenți și autorizați, proveniți (de regulă) din organizația de aeronautică națională a țării în care se face tentativa. Premiul va fi plătit în $ SUA.

DA VINCI I: Diametrul rotorului: 102 pic.(31.07 m.) Greutatea construcției: 75kg. Turația rotorului: 20-23 rot./min. Prima încercare: 1987

DA VINCI II: Diametrul rotorului: 140 pic.(42.66m.) Greutatea construcției: 74kg Turația rotorului: 6-7 rot./min. Prima încercare: 1988

DA VINCI IIb: Diametrul rotorului: 100 pic.(30.47m.) Greutatea construcției: 62 kg. Turația rotorului: 10-11 rot./min. Prima încercare: 1988

DA VINCI III: *Greutatea pilotului: ≈ 55kg.

Factori importanți, care au întreținut în această perioadă și în continuare ideea zborului muscular și chiar au încurajat eforturile multor constructori au mai fost: premiul "Peugeot", anunțat în 1912, "Institutul Muskelflug Institut", înființat la Frankfurt spre sfârșitul anului 1935, formarea comitetului pentru aparatele de zbor acționate cu putere umană "Man-Powered Aircraft Committee" (MAPAC) la Cranfield (Anglia) în 1957, și mai ales competiția "Kremer" lansată inițial în 1960. Aceste acțiuni vizau în primul rând aparatele de zbor cu aripi fixe, dar ele nu excludeau nici aparatele de alt tip, și astfel sub influența lor au apărut și o serie de elicoptere, autogire, ciclogire și chiar câteva mașini cu aripi bătând acționate cu putere umană. Un impuls cu totul deosebit asupra eforturilor de realizare de aparate de zbor cu aripi rotitoare acționate cu putere umană a fost rezultatul competiției memoriale Cierva: "Cierva Memorial Prize Competition" lansată în 1958 de Asociația pentru Elicoptere din Marea Britanie (Helicopter Association of Great Britain). În cadrul acestei competiții, pentru prima dată s-a făcut o analiză teoretică competentă și completă, de către profesioniști, dezvoltând tema "Este zborul aparatelor cu aripi rotitoare acționate cu putere umană o posibilitate a viitorului?". Lucrările lui Kendall, Naylor, Shenston și Whitby elaborate cu această ocazie și concluziile lor au rămas până în zilele noastre probabil cele mai importante. Deși aceste lucrări susțin că zborul unor aparate cu aripi rotitoare acționate cu putere umană este posibil, se atrage atenția asupra dificultăților de tot felul, cu totul deosebite, care vor trebui depășite pentru înfăptuirea acestui zbor. Devine clar în sfârșit că zborul cu elicopterul muscular nu va fi niciodată o soluție practică de deplasare (cum este bicicleta de exemplu), ci va fi o excepțională performanță atât tehnică, cât și sportivă.

Probleme constructive și puteri specifice mult mai mari, probleme spinoase de aerodinamică și de stabilitate a zborului, precum și costuri foarte ridicate fac ca realizarea unei mașini de zbor cu aripi rotitoare să fie mult mai dificilă decât a uneia cu aripi fixe de aceeași mărime. Decalajul de peste 30 de ani între apariția avionului și a elicopterului operațional este semnificativ și ilustrează dificultățile suplimentare legate de construcția elicopterelor. Prin acestea poate fi explicat și faptul că nici în prezent, când avioanele musculare efectuează zboruri cu durată de ore, parcurgând zeci de kilometri, la altitudinea de zeci de metri, elicopterele acționate cu puterea umană nu au reușit să câștige premiul de mii de dolari oferit pentru un singur minut de zbor!

Premiul Sikorsky deocamdată nu a fost câștigat. Dar cucerirea lui este numai o chestiune de timp, de ingeniozitate și mai ales de eforturi. Atunci când a fost lansat premiul Sikorsky, performanțele aparatelor cu aripi rotitoare musculare erau încă nule. În afară de câteva zboruri lungi de 35-55 m, reușite de un autogir muscular în 1962, nici măcar nu au fost revendicate zboruri sau performanțe cu astfel de aparate. Și totuși s-au găsit persoane și echipe din S.U.A., Anglia și desigur Japonia, care au abordat cu mult entuziasm problema elicopterului muscular cu scopul cuceririi premiului Sikorsky. Dar în primii 4-6 ani, marea majoritate a abandonat, și în prezent au rămas doar câțiva concurenți iar liderul incontestabil a devenit echipa de profesori și studenți de la Școala Politehnică a Universității de Stat din California, orașul San Luis Obispo ("Cal Poly"), îndrumați de profesorii William Patterson și Robert Wood. Pentru că studenții de la Cal Poly au realizările cele mai serioase și au obținut primele succese reale, în puținul spațiu care ne-a mai rămas, ne vom ocupa, foarte pe scurt, de activitatea lor. Până în prezent au construit și încercat 3 elicoptere, botezate în cinstea marelui precursor "Da Vinci I", "Da Vinci II" și "Da Vinci III". Elicopterul "Da Vinci II" a avut și versiunea "Da Vinci II-b". În prezent studenții pregătesc elicopterul "Da Vinci IV", a cărui construcție va începe îndată ce situația financiară a echipei o va permite. Iar unii, mai departe văzători, sunt cu gândul deja la "Da Vinci V", care, cred ei, va cuceri sigur premiul mult visat.

Schema funcțională și caracteristicile principale ale acestor elicoptere sunt prezentate pe planșa alăturată cu intenția de a scoate în evidență dimensiunea reală cel puțin a dificultăților constructive - pentru că sunt și dificultăți de altă natură și de a sublinia încă o dată caracterul de performanță tehnică excepțională al acestor aparate de zbor.

Dar programul "Da Vinci" deține de un an de zile și performanțe de zbor, pentru că "Da Vinci III", la 12 nov. 1989, a reușit să se desprindă de sol, efectuând un zbor cu o durată de 2 secunde și atingând o înălțime de 110 milimetri.

La 10 dec. zborul a fost repetat în prezența unui inspector oficial de la Asociația Națională de Aeronautică, cu care ocazie performanțele inițiale au fost dublate, realizând o durată a zborului de 7,1 s și atingând înălțimea de 203 mm. La 13 dec. 1989, la Washington D.C., Asociația Națională de Aeronautică a recunoscut și oficial primul zbor efectuat de un elicopter acționat cu forță umană ("first human-powered helicopter flight") cu o durată de 6,8 s. Deși aceste performanțe par mai mult decât modeste, ele constituie rezultatul unui efort excepțional de peste opt ani al unei echipe, de asemenea, excepționale, capabile de un efort susținut îndelungat (pentru că mereu se regenerează cu noi studenți, care îi înlocuiesc îndată pe cei care pleacă), performanțe care constituie o piatră de hotar nu numai pe calea cuceririi premiului Sikorsky, dar, indiscutabil, și în istoria aviației.

Nu putem încheia aceste rânduri fără să amintim contribuția lui Traian Vuia la problema în discuție.

Nu putem, pentru că Traian Vuia a fost unul din puținii români, care au construit un elicopter acționat cu forță umană, elicopterul "Vuia Nr. 1", pe care a început să-l construiască în 1918 și l-a experimentat în 1920 și cu care intenționa să demonstreze principiul suprafețelor sustentatoare foarte puțin încărcate, principiu enunțat în al său "Studiu experimental asupra planurilor inclinate aflate în rotație" (Étude expérimentale sur les plans inclinés en rotation) publicat la Paris în 1921, principiu care stă de fapt la baza tuturor încercărilor (serioase) de înfăptuire a zborului cu elicoptere acționate cu putere umană (chiar dacă cei care îl aplică nu-i cunosc originea).

Ing. MATEI KIRALY