Edellisessä artikkelissa kerroin koneen taustoista ja tarkoitus oli, että tässä artikkelissa kävisimme läpi muottien valmistusta. Hyvin tylyyn sävyyn voin kommentoida omaa tilannettani: vaikka on kuinka hienot aikataulut, niin toisinaan työt häiritsevät harrastuksia, minkä vuoksi tätäkin artikkelia kirjoitetaan Kööpenhaminan lentoasemalla odotellessa lentoa kotiin.
Artikkeli julkaistiin alkujaan Siivet-lehdessä, numerossa 2015/2. Tilaa toki lehti!
Ettei tämä muuttuisi valitusvirreksi, niin katsotaan positiivisia asioita. Voin kertoa, että ne osat, joista oli tarkoitus kirjoittaa artikkeli tähän numeroon – moottorin suojalevyt, ohjaamokehys ja penkki – ovat viimeistelyä vaille valmiit muotin valmistukseen. Kun luet tätä, muotit ovat joko työn alla tai valmiina. Niistä tulee tarkempi tietoannos artikkelisarjan seuraavassa osassa.
Mutta palataan lyhyesti takaisin edellisessä numerossa mainitsemaani ohjaamoergonomiaan. Kuten sanonta kuuluu, kaiken takana on nainen, ei vaan penkki tässä tapauksessa – pahoittelut Sirpa. Tähän voisi löytyä parempi vaihtoehto siis penkkiin eli muotoiltu penkki. Tässä olen hyödyntänyt CAPia varten rakentamaani penkkiä, joka on muotoiltu kaksikomponenttisella polyuretaanivaahdolla hmm… takapuoleni mukaan. Samoin F1-maailmassa penkki tehdään kuljettajan mukaan tukemaan hyvää istuma asentoa, jotta g-voimat rasittaisivat mahdollisimman vähän kehoa, eivätkä aiheuttaisi siihen lennolla kipupisteitä.
Nautinto, jonka voi saada, muuttuu enemmänkin kivuksi ja tuskaksi…
Olen lentänyt liian monta kertaa koneella, jossa on huono ergonomia. Sitä parantamalla luodaan myös pohja paremmalle lentämiselle, jossa voidaan keskittyä itse asiaan eli tarkkaan lentämiseen. Voin kertoa, että jos istuma-asento on huono, se korostuu entisestään, ja nautinto, jonka voi saada, muuttuu enemmänkin kivuksi ja tuskaksi. Jos joku on sitä mieltä, että tämä on hienostelua ja että kova kaveri lentää läpi tuskan, niin ehkä näin on, mutta jostain syystä huipulla olevat pilotit ovat rakentaneet koneensa ergonomian itselleen sopivaksi.
Francois Le Vot osti Mike Goulianin vanhan Edgen tämän vuoden Red Bull Air Race -kilpailusarjaan. Hän valitti istuma-asennostaan ensimmäisen kisan jälkeen, mutta totesi heti perään, ettei aikataulu mahdollistanut asennon muuttamista, koska koneeseen piti tehdä monta muuta muutosta. Alkuperäinen syy väärään istuma-asentoon oli se, että Mike oli edellisenä vuonna teettänyt itselleen NASCAR-autoissa käytössä olevan yksilöidyn penkin, jossa istuma-asento ja ergonomia oli rakennettu hänen ympärilleen.
Oikein rakennettu komposiittiosa säästää painossa monta kiloa, esimerkkinä nämä hiilikuituidusta valmistetut pyöräsuojat.
Teemana painonsäästö
Huomaatte vielä, että painosäästö tulee olemaan vallitsevana teemana koneen valmistuksessa. Seuraavassa pari esimerkkiä, kuinka eri valmistajien osien valinnoilla voidaan säästää painoa. Valitsemalla klassiset Clevelandin tai Grove aircraftin vanteet päädytään 3,5 kg:n painoon per vanne. Painossa voidaan säästää noin 0,5 kg valitsemalla magnesiumversio, joka voisi olla varteenotettava vaihtoehto. Koneella ei kuitenkaan ole tarkoitus harrastaa vesilentämistä avomerellä, mistä voisi syntyä korroosio-ongelma.
Kun tästä haluaa kevyemmän ja ei korroosiolle alttiin vaihtoehdon, voi kääntyä ranskalaisen valmistajan eli Beringer’n puoleen. Heidän vanneja jarrutietotaitonsa tulee moottoripyörämaailmasta, josta he ovat siirtyneet ilmailun pariin. Jos luulet, että kyseessä on experimental-tuotteiden valmistaja, erehdyt, sillä heidän tuotevalikoimastaan löytyy vanneja jarruyhdistelmiä, jotka on hyväksytty esimerkiksi Cirrus-, Diamond-, Robinja Pilatus-koneille.
Beringer valmistaa vanteensa alumiinista ja niiden kokonaispaino on 2,45 kg per vanne. Mietit varmaan, miksi noin pienen painonsäästön takia kannattaa valita nuo vanteet. Siihen on hyvin yksinkertainen vastaus: paino. Beringer’n valmistamat vanteet ovat niin sanottua tubeless-versiota, jolloin pyörän sisäkumi jää pois ja näin pyörä ja vannepari kevenee entisestään yhdellä kilolla. On niissä vähän muitakin etuja, mutta kerron niistä tarkemmin myöhemmässä vaiheessa.
Jos haluaisi oikeasti urheilla, voisi saada lisää painonsäästöjä valitsemalla Lambin 11,0×4-5 tuuman matalaprofiilirenkaat, jolloin renkaan ulkohalkaisija pienenee 14,2 tuumasta 11,6:een, mutta tärkein asia, kokonaispaino, pienenee vielä 1,8 kg. Tällä yhdistelmällä en menisi laskuun nurmikentille yli 500 kg painavalla koneella, koska pyörän kosketuspinta-alan painekuorma kasvaa merkittävästi, jolloin laskussa nurmikentälle tai maastoon koneen ympärimenon todennäköisyys suurenee pyörien painuessa helpommin maahan.
Toinen Lamb-pyörien etu on, että pyöräsuojan kokoa voi pienentää, jolloin ilmanvastus pienenee ja näin nekin voi rakentaa kevyemmiksi. Kimmo Jokelalle valmistetut pyöräsuojat on suunniteltu Lambin matalaprofiilirenkaiden ympärille ja ne painavat noin 600 grammaa kappaleelta. Kun vertailukohdaksi otetaan normaaleja 5,00×5 tuuman pyöriä varten valmistetut Aircraft Sprucelta ostettavissa olevat lasikuituiset pyöräsuojat, painavat ne 2,5 kg kappaleelta. Pyöräsuojia ja pyöriä sopivasti valitsemalla saadaan helpolla noin 5 kg:n painosäästö kaupan hyllyssä olevilla tuotteilla, ja rakentamalla hiilikuituiset pyöräsuojat voidaan saavuttaa vieläkin suurempia painonsäästöjä.
”Lapiolla on kaksi tehtävää, kevittää mekaanisen ohjausjärjestelmän sauvan ohjausvoimia sekä tarjota oikea tai pikemminkin hyvä ohjausvaste.
Jos olisi täysi varmuus, ettei olisi tarvetta laskeutua nurmikentille, painon perusteella valinta olisi Lambin renkaat pienillä pyöräsuojilla. Ongelmana ovat Euroopassa nurmikentillä järjestettävät kisat ja leirit.
Kun otamme vertailukohdaksi moottorin öljylauhduttimen, jota esimerkiksi Extrassa ja CAPissa käytetään, ne painavat 1,2 kg kappaleelta. Valitsemalla tilalle toisen lauhduttimen saa painosäästöä 0,7 kg/lauhdutin. Painosäästö on vajaa 1,5 kg, kun otetaan huomioon, että lauhduttimia tarvitaan kaksi. Tämän lisäksi pitää ottaa huomioon lauhduttimien pienempi tilavuus, jolloin öljyn kokonaismäärä järjestelmässä on pienempi, mistä tulee noin 1 kg:n lisäpainonsäästö. Ja ei, kyseessä ei ole testaamaton yhdistelmä, sillä tämäkin kombinaatio löytyy tyyppihyväksytystä koneesta.
Kun valitaan pyörä, vanne sekä pyöräsuoja ja lauhdutin painon perusteella, saadaan helposti noin 8 kg:n kokonaispainonsäästö (Lambin pyörillä 10 kg). Muistinko mainita, että kun ei käytä Scott/Langin valmistamaa kannuspyörää vaan valitsee neljä tuumaa halkaisijaltaan olevan kannuspyörän, niin yksinomaan siinä säästää 1 kg:n?
Moottorin suojalevyt, ohjaamokehys sekä penkki ovat viimeistelyä vaille valmiit muotin valmistukseen. Kun luet tätä, niin muotit ovat joko työn alla tai valmiina.
Siivekkeiden mystiikkaa
Siinä missä paino on tärkeä osa energiatehokasta taitolentokonetta, niin yhtä tärkeä lentämisen kannalta hyvän lopputuloksen aikaansaamiseksi on ohjaustuntuma. Pääsääntöisesti siivekkeissä on aerodynaaminen kevennin tai kansanomaisesti lapio (englanniksi spade) ja kuulen usein ihmeteltävän, että ”mikä hilavitkutin tuo on?”
Lapiolla on kaksi tehtävää, kevittää mekaanisen ohjausjärjestelmän sauvan ohjausvoimia sekä tarjota oikea tai pikemminkin hyvä ohjausvaste. Lapiolla haetaan oikeaa tuntumaa ja reagointia, jossa köyhän miehen ohjaustehostin tuottaa pilotille sauvaan hänen toivomansa ohjausvasteen. Lapion pinta-alaa muuttamalla voidaan säätää sauvavoimaa raskaammaksi tai kevyemmäksi. Lapion pinta-alan ollessa liian suuri sauva haukkaa ja pyrkii imeytymään kohti ääripoikkeutusta, kun vastaavasti liian pieni pinta-ala tekee siivekkeestä raskaan. Tässä tullaan mieltymyksiin ajattelin mainita tarinan äidistä ja tyttärestä, mutta… esimerkiksi Mike Goulianilla on hyvin kevyet siivekkeet, jotka autoilutermiä käyttäen yliohjaavat.
Muuttamalla lapioiden kulmaa saadaan muutettua ohjaussauvan keskituntumaa. Venäläiset käyttävät hyvin voimakkaasti keskittävää trimmausta. Heidän filosofiansa on, että sauva keskittää itsensä ja näin pysäyttää automaattisesti koneen. On muitakin keinoja löytää hyvä keskitysvaste, esimerkiksi siiven tai siivekkeen jättöreunassa olevalla turbulaattorilla. Sen pituudella vaikutetaan ohjaussauvan keskityksen voimakkuuteen ja ohjauksen raskauteen.
Näillä kaikilla härpättimillä voidaan trimmata kone niin, että se lentää suoraan sauvaan koskematta. Ettei koneen suunnittelu olisi näin helppoa, että lapiolla ja muilla virityksillä toteutettaisiin hyvä siivekevaste, voidaan todeta, että siivekkeen saranalinjan etäisyys vaikuttaa myös ohjaustuntumaan sekä aerodynaamiseen kevennykseen unohtamatta siivekkeen profiilia. Olkoon ne oma tarinansa.
Rakenneratkaisu pitäisi tuoda Red Bull Air Raceen
Vuonna 2008, kun Mattias Dolderer sai Extra 330 SC -koneen, sarjanumero 2, oli siinä jätetty siivekkeistä lapiot pois. Siivekkeeseen oli rakennettu Edgestä lainattua ideaa, jossa pidennetään siivekkeen kärkijännettä viimeisen 9 prosentin matkalta, mikä näin toimii aerodynaamisena keventimenä. Muistan kun Peter Besenyi ihmetteli tätä mainiten, että kyseinen rakenneratkaisu pitäisi tuoda Red Bull Air Raceen, koska silloin tolppaosumassa kangas ei jäisi ohjausmekanismiin tai lähinnä lapiovarteen kiinni. Sittemmin Extra on tuonut takaisin lapion 330 SC -malliin Ranskan maajoukkueen pyynnöstä ohjaustuntuman vuoksi ja jotta koneen trimmaus onnistuisi paremmin. Air Raceen kyseinen sääntö ei koskaan tullut ja lapiot roikkuvat edelleen Edgeja MX-koneiden siivekkeissä.
Näiden asioiden ympärillä työskentelen, mutta eiköhän seuraavassa numerossa palata itse muottien valmistukseen. Silloin voidaan sanoa, että projekti oikeastikin menee eteenpäin eikä ainoastaan vaihda väriä kuvissa. Ja ei, koneella ei vieläkään ole nimeä.
Lue myös: Tekeillä: Suomalainen taitolentokone – 1. osa
Artikkeli julkaistiin alkujaan Siivet-lehdessä, numerossa 2015/2. Tilaa toki lehti!
Teksti: Sami Kontio
Kuvat: Sami Kontio ja Taneli Äikäs
Lapioiden määrä ei välttämättä ole 1 kpl/siiveke. CAP 232 -koneessa niitä on asennettu 2 kappaletta halutun ohjaustuntuman saavuttamiseksi. Kuva: Taneli Äikäs
