Nowe rozwiązania w AKL – by sięgać po podium w międzynarodowych zawodach

Dzięki aż trzem dofinansowaniom z miejskiego programu FAST członkowie Akademickiego Klubu Lotniczego Politechniki Wrocławskiej zbudowali nowe samoloty i rozwinęli system pozwalający wykorzystywać drony do automatycznego nadzoru terenu z powietrza. Nowe rozwiązania mają im pomóc zdobywać jeszcze wyższe miejsca na zawodach.

Mimo że pandemia znacznie utrudniła działalność studencką, w Akademickim Klubie Lotniczym PWr niektóre projekty udało się rozwinąć – dzięki zaangażowaniu studentów i dodatkowemu wsparciu finansowemu. Klub zdobył trzy granty z Funduszu Aktywności Studenckiej – programu, który Wrocławskie Centrum Akademickie uruchomiło z myślą o studenckich kołach naukowych, organizacjach i grupach realizujących ważne, ciekawe i przełomowe projekty naukowe.

Samolot z włókien węglowych

Pierwsze z dofinansowań powiększyło budżet na prace związane z budową samolotu na monachijskie zawody Air Cargo Challenge rozgrywane co dwa lata. Studenci z AKL uczestniczą w nich od 2015 r. Do tej pory przywieźli stamtąd m.in. siódme i trzynaste miejsca.

– Traktowaliśmy je jako okazję do przetestowania osób, które świeżo zrekrutowały się do klubu, zanim przejdą do prac nad bardziej zaawansowanymi konstrukcjami – opowiada Bartłomiej Dziewoński, prezes AKL. – Najważniejsze były dla nas zawody z serii SAE, więc siłą rzeczy przygotowania do konkursu w Monachium zawsze miały też mniejszy budżet. Postanowiliśmy to jednak zmienić i potraktować niemieckie zawody równie priorytetowo. Chcemy także tam zdobywać podium.

◄ Bartłomiej Dziewoński

Zgodnie z regulaminem samoloty startujące w Monachium są niewielkie. Mają ważyć (z ładunkami) nie więcej niż 5,5 kg. Konstrukcja zbudowana przez AKL ma więc 2 kg masy własnej i skrzydła o rozpiętości nieco ponad dwóch metrów. Jest w stanie udźwignąć nawet i 4 kg.

– Porzuciliśmy ideę budowania samolotu klasycznie – konstrukcyjnie, po modelarsku, z drewna lub ewentualnie z użyciem lekkich metali – opowiada prezes klubu. – Zdecydowaliśmy, że przygotujemy je tak jak samoloty, które z powodzeniem tworzymy na zawody SAE, czyli w konstrukcji kompozytowej z włókna węglowego. FAST zapewnił nam finansowanie form, w których się wytwarza poszczególne elementy samolotu. Są bardzo drogie, bo trzeba je frezować. Do tego same włókna węglowe też są bardzo kosztowne. FAST pomógł nam więc dopiąć koniec z końcem, choć – wiadomo – nie stanowił głównego budżetu.

Podczas zawodów do samolotu ładuje się jak największą liczbę torebek z płynem. To dokładnie takie same opakowania, jakie w służbie zdrowia wykorzystuje się do transportu krwi. Konkurs jest bowiem symulacją wykorzystania małych i zwinnych statków powietrznych do szybkiego przenoszenia krwi potrzebnej pacjentom. Punktowane jest m.in. to, ile torebek jest w stanie dźwignąć samolot.

Konstrukcja ma kilkadziesiąt sekund na to, by jak najszybciej wzbić się na konkretny pułap (punktowany jest czas, w jakim to osiągnie), a następnie ma zniżać się lotem po okręgu i w momencie gdy zaczyna się obniżać, GPS nalicza jej odległość, jaką przeleciała. Gdy wyląduje, cała ta trasa jest sumowana i za to również dostaje punkty. Mierzone i oceniane są więc udźwig, szybkość wznoszenia i miara dopracowania aerodynamicznego samolotu. – Bo jeśli jest aerodynamicznie dopracowany, będzie w stanie zniżając się, przelecieć znacznie większą odległość, niż taki który sprawia większy opór, a więc jest gorzej wykonany – tłumaczy Dziewoński.

Studenci liczą na dobre wyniki swojej konstrukcji, której poświęcili znacznie więcej czasu i zaangażowania niż poprzednim. Kilka tygodni dłużej zajęły np. analizy aerodynamiczne. – W różnego rodzaju programach do znudzenia analizowaliśmy najróżniejsze kombinacje profili, układów itd., eliminując po kolei te gorsze – opowiada prezes AKL. – Dziesiątki tych kombinacji różniły się efektami o 2-3 proc., więc niesłychanie długo zajęło nam wybrane właściwych. Ale jestem pewien, że dzięki temu nie przeoczyliśmy absolutnie niczego, a formy, które zostały wyfrezowane, są optymalnym rozwiązaniem dla naszego budżetu i dla tej wielkości samolotu.

Już wiadomo, że tegoroczny Air Cargo Challenge został przeniesiony na 2022 r., ale dla studentów niewiele to zmienia. Zawody odbędą się w podobnym terminie, opłaty startowe zostały przepisane, a oni mają już gotowy samolot. Mogą więc albo poświęcić ten dodatkowy rok na udoskonalanie konstrukcji, albo rozważyć wystartowanie w konkursie z dwiema – jako dwie drużyny, choć obie pochodzące z AKL.

Autonomiczne szybowce

Drugie dofinansowanie pomogło w pracach nad zadaniami związanymi ze startem w klasie Advanced na prestiżowych zawodach konstruktorów lotniczych SAE. W czasie konkursu samolot-matka zrzuca ładunki w konkretnych miejscach wyznaczonych na ziemi, a następnie zawraca na trasie i wypuszcza ze swojego pokładu szybowce, które autonomicznie mają dotrzeć do tych miejsc-celów. Każdy z nich zostaje wypuszczony z wysokości około 100 stóp i odległości przynajmniej 200 stóp (zawody są rozgrywane w USA, stąd i brytyjski system miar).

Jeden szybowiec – zgodnie z regulaminem – nie może ważyć więcej niż 255 gramów. Biorąc pod uwagę, że przy walce o wysokie pozycje konieczne jest, by wziął ładunek o wadze przynajmniej 125 gramów, a sama elektronika w najlżejszym wydaniu waży 60 g, to na konstrukcję mechaniczną takiego szybowca zostaje zaledwie około 110-120 gramów. Jest to więc duże wyzwanie dla konstruktorów.

W tegorocznych szybowcach studenci zainwestowali w lepszą elektronikę i zrobili kilka prototypów, żeby lepiej przyjrzeć się ich „zachowaniu” w powietrzu.

– Porzuciliśmy konstrukcję piankową, którą stosowaliśmy w tych szybowcach w ostatnich latach, i postanowiliśmy zbudować je w konstrukcji klasycznej, czyli z użyciem lekkich drewien i specjalnej folii – opowiada prezes AKL. – Wagowo udało nam się osiągnąć lepsze wyniki niż w przypadku pianki, co było dla nas zaskoczeniem. Problemem jest jedynie to, że błąd w locie szybowca oznacza jego zniszczenie, podczas gdy piankowe po upadku pozostawały w zasadzie nieuszkodzone.

Tegoroczne zawody SAE Aero Design odbędą się częściowo zdalnie, a częściowo stacjonarnie. Ze względu na pandemię studenci PWr nie pojadą do USA, ale już w najbliższy piątek będą w trybie zdalnym opowiadać o szczegółach technicznych swoich konstrukcji w klasie Micro i Advanced. Ich prezentacje będą oceniać eksperci z Lockheed Martin. Członkowie klubu mają więc szanse na nagrody za kwestie techniczne swoich samolotów.

Dron z funkcją monitoringu

Studenci rozwijali też system automatycznego nadzoru terenu z powietrza. To prototyp rozwiązania, które umożliwiałoby monitoring wyznaczonego obszaru. Wyposażony w niego samolot bezzałogowy czy dron mógłby np. o wyznaczonych godzinach oblatywać konkretną przestrzeń, wykonując zdjęcia i zwracając uwagę na określone wcześniej obiekty – np. ludzi czy zwierzęta. Każde ze zdjęć system taguje konkretnymi informacjami, a dane te mogą później wykorzystywać systemy sztucznej inteligencji – w zależności od potrzeby, np. do zliczania liczby zwierząt żyjących na danym terytorium czy do określania czy na terenie budowy nie kręcili się jacyś ludzie po godzinach pracy.

– Pracowaliśmy nad tym systemem w piątkę – opowiada Olga Wawryk, jedna z programistek w AKL. – Konieczne było przemyślenie całej architektury systemu, który składa się z wielu modułów. Już na etapie planowania było to więc duże wyzwanie. Sporo pracy mieliśmy też już przy implementacji. Jesteśmy zadowoleni z efektów, a sam system możemy jeszcze rozwijać na wiele sposobów.

Więcej informacji o Akademickim Klubie Lotniczym także na jego profilu na Facebooku.

Właśnie ruszył kolejny, trzeci nabór wniosków do programu FAST. Zainteresowane koła i organizacje mogą starać się o 5 tys. zł dofinansowania do 30 kwietnia. Szczegóły tutaj.

Lucyna Róg