Tàu lượn delta “Slavutich UT”

1. Lịch sử chế tạo tàu lượn delta “Slavutich UT”

Tàu lượn delta “Slavutich UT” được đánh giá là một trong những tàu lượn thành công nhất, tốt nhất thế giới những năm 80-90. Nó có kết cấu khá đơn giản nhưng chắc chắn và ít nguy hiểm khi sử dụng.

Lịch sử hình thành chiếc tàu lượn này bắt đầu mùa thu năm 1978. Lúc đó việc bay bằng tàu lượn trở thành một môn thể thao được nhận định là một xu hướng tất yếu. Chính trong thời gian này, ở Nga có rất nhiều loại tàu lượn ra đời với các mục đích khác nhau – học tập, thể thao, thử nghiệm. Các loại tàu lượn này nhanh chóng được biết đến rộng rãi với cái tên “Slavutich”.

Tháng chạp 1978, sau khi Liên đoàn tàu lượn thể thao Xô Viết được thành lập, một yêu cầu cấp thiết đó là cần có tàu lượn để học tập và huấn luyện. Yêu cầu này được chuyển đến tổng công trình sư O.K. Antonov. Lúc đó các kĩ sư cũng đang nghiên cứu tìm phương án chế tạo một loại thiết bị bay có thể trở thành bàn học trên không cho phi công và đồng thời cho phép tất cả những ai muốn được bay có thể học tập, sử dụng.

Các đặc tính được đặt ra cho Slavutich UT đó là: phải có khả năng cất cánh, hạ cánh dễ dàng, giới hạn vận tốc bay lớn, cho phép phi công nhảy dù, dễ điều chỉnh ở mọi chế độ bay. Mẫu Slavutich UT đã được nghiên cứu ở trung tâm hàng không quốc gia TSAGI, trong ống thổi khí động. Nhờ phân tích các kết quả thu được, các đặc tính của Slavutich UT đã được xác định. Tháng 6 năm 1979, 5 chiếc Slavutich UT thử nghiệm đầu tiên được ra đời với một số khác biệt trong kết cấu của từng chiếc. Mặc dù khối lượng công việc chuẩn bị rất lớn, tuy nhiên một số vấn đề kĩ thuật chỉ có thể được giải quyết thông qua các chuyến bay thử nghiệm trên 5 chiếc tàu lượn này. Kết quả thu được sẽ cho phép xác định độ cân bằng hợp lý giữa “phẩm chất khí động”, độ bền, khả năng điều kiển và khả năng nhảy dù.

Sau các chuyến bay thử nghiệm, Slavutich UT tiếp tục được nghiên cứu trong ống khí động của TSAGI nhằm chính xác hóa các thông số.

Cho đến tháng 3 năm 1980 có hơn 800 chuyến bay thử được thực hiện bởi 30 phi công ở các trình độ khác nhau. Các kết quả thu được khẳng định tàu lượn này đáp ứng đủ các yêu cầu kĩ thuật cũng như chuẩn bay. Đặc biệt kết cấu của nó không bị phá vỡ khi rơi theo hình xoáy ốc và tự tăng tốc sau khi rơi không quá 15 mét độ cao.

Chính các mẫu tàu lượn này đã tham gia các cuộc thi và đem về chiến thắng trong các năm 1980, 1981, 1982 tại Kiev, Matxcova. Vận động viên người Kiev Sergey Volchenko có kết quả bay cùng Slavutich UT tốt nhất: đạt độ cao trên điểm xuất phát – 800 m, quãng đường bay – 10,7 km. Một vận động viên người Kiev khác là Victor Drukar đã thực hiện chuyến bay kéo tới 2,5 tiếng đồng hồ. Các chuyên gia hoàn toàn không dự tính được những thành tích như vậy, chúng chỉ được ghi nhận trong quá trình bay thử nghiệm.

Năm 1981, Slavutich UT được giới thiệu ở triển lãm hàng không Paris. Báo chí Pháp lúc đó đã nhận định rằng chính kỹ thuật chế tạo tàu lượn như ở Slavutich UT cho phép tránh các trường hợp đáng tiếc xảy ra trong khi bay tàu lượn, nhất là trong giai đoạn môn thể này đang hình thành ở phương Tây.

Tập thể kỹ sư, phi công thử nghiệm Slavutich UT đã được trao tặng giải thưởng Lenin của đoàn thanh niên năm 1981 trong lĩnh vực khoa học và kỹ thuật.

2. Kết cấu tàu lượn “Slavutich UT”

Slavutich UT có cấu trúc cổ điển: bộ khung bằng ống, hệ thống dây cáp chịu tải và lớp vỏ bọc gồm các bộ phận định hình prôfin cho cánh – ‘áo giáp’ (giáp) . Nó cũng được trang bị bánh có thể tháo gỡ an toàn và thiết bị chống bổ nhào. Trong tổ hợp này còn có hệ thống treo. Các bộ phận chính của khung được liên kết với nhau bằng các khớp nối ở phía mũi, trung tâm và hai bên sườn.

Đường kính ống ở cạnh mép phía trước và ‘sống lưng’ (sống dọc) – 42×1 mm ( đường kính ngoài – 42 mm, độ dày thành ống – 1 mm), ống nằm ngang 42×1,5 mm. Các loại ống này được làm từ đu-ra D-16T (hợp kim Al – Mg – Cu), chúng có thể tháo rời. Trong hai ống ở cạnh phía trước có đặt ống lót, phần giữa của chúng trong vùng có khớp nối ở sườn được tăng cường thêm ống lót dài một mét. Ống sống dọc có vai trò gia cố vùng khớp trung tâm. Ống nằm ngang gồm hai phần đối xứng qua nút trung tâm và có thể tháo rời. Vị trí và số lượng các điểm tháo rời được lựa chọn dựa trên các điều kiện đảm bảo độ bền, tuổi thọ, trọng lượng tối thiểu trong khuôn khổ tàu lượn không vượt quá 2200 mm (?) . Ở phần mở cuối ống được bịt lại bằng nắp nhựa, còn ở các vị trí liên kết các nút có đặt các vòng đệm từ nhựa dẻo.

Các ống sườn và sống dọc được nối với nhau bằng khớp nối ở nút dạng thuôn phía trước mũi, cấu tạo từ tấm kim loại hình chữ U và vòng móc. Nút trung tâm gồm hai tấm chữ U, phần phía trên cố định cột chịu lực để gắn các dây cáp, phần dưới gắn với tay lái.

Các nút sườn của khung – hình chạc: được gắn với các dây cáp ngang và bên sườn, giúp loại bỏ sự ảnh hưởng của khớp nối các ống ở nút sườn lên đặc tính khí động lực học của cánh.

Tay lái (hình thang) gồm hai thanh ở hai bên và tay cầm được liên kết bằng các khớp nối. Hai thanh ở hai bên có thể tháo ra để thay nếu như bị hỏng.

Hệ thống dây cáp – gia cố khung tàu lượn, được cấu tạo từ các dây cáp phía trên và dưới đường kính 2,5 mm. Các dây cáp phía trên liên kết các nút đằng mũi, hai bên hông và sống lưng qua phần đỉnh cột trụ. Các dây cáp ở gần phần đỉnh có bộ phận hạn chế chuyển dịch. Giữa nút phía mũi và dây cáp cũng như giữa nút bên sườn và dây cáp có đặt bộ phận điều tiết bằng bánh răng lực căng của dây cáp dọc và ngang. Dây cáp ở dưới gắn các móc sắt với tay lái, không có bộ phận điều tiết. Đầu dây nối được bịt kín trong ống ép và được bọc bởi một lớp clo-vi-nin.

Thiết bị kẹp ở các nút chính sử dụng bu-lông M8, được hỗ trợ bởi các bu-lông nhỏ hơn – M6. Các khớp nối không thể tháo rời sử dụng các đai ốc (ê-cu) tự cố định, khớp có thể tháo sử dụng kim băng (chốt có đầu hình vòng tròn ?).

Thiết bị chống bổ nhào của tàu lượn gồm ba bộ phận chính. Quan trọng nhất là ‘bộ giáp’ sống lưng dạng thuôn được đặt giữa nút trung tâm và nút phía mũi. Nó giúp thường xuyên định hình phần mũi của cánh ở mặt cắt sống lưng. Các giáp rễ cứng của thân, có phần cuối gắn các dây cáp và cột trụ, giúp tăng prô-fin độ cong ngược ở tiết diện cánh khi góc tấn nhỏ (?). Bộ phận cuối cùng, giúp tăng độ ổn định của tàu lượn, – giá (bệ) phía cuối vỏ bọc, giúp hạn chế việc giảm sự xoắn (bện?) phần cuối của cánh khi góc tấn nhỏ.

Để đảm bảo an toàn trong trường hợp hạ cánh lỗi khi luyện tập, tại tay cầm điều khiển được lắp đặt hai bánh dễ tháo rời.

Hệ thống treo gồm bệ đỡ, dây da, dây cáp, gác chân. Nó giúp cất cánh và hạ cánh được dễ dàng nhưng quan trọng là khi bay với thời gian dài, vận động viên có thể thể nằm như ở trong nôi.

Vỏ bọc tàu lượn (tấm bọc) bao gồm “buồm vải”, các túi bên sườn vào sống lưng. Việc định hình bề mặt cánh trong khi bay, tải trọng khí động lực lên bề mặt, biến dạng khung – tất cả các yếu tố này đều đặt vào lớp vỏ dọc cạnh mép phía trước, dọc tiết diện sống lưng và dọc tiết diện thanh giáp ‘nghiêng’. Vật liệu là vải làm buồm từ sợi lapxan.

Để đảm bảo định hình cánh, trong lớp vỏ, dọc các chỗ nối của tấm vải được may thêm các tấm gia cường (miếng vá), bên trong lồng các ‘thanh giáp’ (giáp). Tám trong số chúng được định hướng theo dòng khí, bốn tấm còn lại – “hướng nghiêng” . Thanh giáp – dạng ống, đường kính 16×1,5 mm, làm từ polietilen độ bền cao.

Buồm được may từ các tấm vải riêng biệt (may chồng các mép vải). Phần chừa để gấp mép dọc cạnh trước các túi bên sườn 11-12mm, ở các vị trí còn lại – không dưới 10 mm. Tất cả các bộ phận của buồm được may theo các đường chỉ dạng ziczac chiều rộng 5mm, sử dụng các loại chỉ số 9, 15 và 18. Điểm đầu và cuối mỗi đường khâu được gia cố bằng múi khâu ba cạnh dài 20 mm. Ở những vị trí chịu tải lớn cũng như những chỗ bị cắt xẻ cần được gia cố: may viền các dải băng bền, hoặc gia cố bằng tấm ốp. Mép vải, dải băng, chỉ phải được đốt chảy.

Phần mũi buồm được ghim vào ống bên sườn với kim băng xuyên qua các “lỗ xỏ bằng kim loại”, được vá kín trong tấm vải (xem mặt cắt “E-E”). Các lỗ xỏ có mặt ở mặt cắt sống dọc của buồm – đối với carabin dùng để móc dây cáp chằng phần sau lớp vỏ.

Phần cuối cả hai túi bên sườn và túi sống dọc được đính thêm các dải băng gia cố vào ống sườn và ống sống dọc. Mỗi dải băng được đính các vòng khuyên kim loại, mỗi cái có hai lỗ dưới bu-lông, bằng phương pháp may thủ công.

Ở chỗ nối các tấm vải bố trí dày đặc ở phía trước các “túi- giáp”, có lỗ vào được gia cố bằng các tấm ốp có lỗ xỏ để gắn các sợi dây khác – chốt định vị giáp.

Bộ phận cuối cùng của kết cấu tàu lượn đó là giá (bệ, điểm tựa ) ở đuôi của lớp vỏ, giúp hạn chế việc giảm độ xoắn phần đuôi cánh khi góc tấn nhỏ (thiết bị chống bổ nhào). Mỗi giá đuôi là một ống đu-ran đường kính 20mm và dài khoảng 900mm – đòn bẩy hai cánh tay đòn, được cố định bằng khớp nối với chữ U phía dưới ống sườn. Phần cuối của cánh tay đòn dài hơn ở phía sau, được tựa vào vòng dây phái dưới ‘thanh giáp nghiêng’ bên trong. Cánh tay đòn phía trước ngắn hơn, bắt đầu từ trục khớp nối, có thể nhìn thấy từ phía dưới mép phái trước của cánh.

Kết cấu này cho phép giá đỡ nghiêng tự do cùng với buồm lên phía trên – còn xuống phía dưới là không thể do cánh tay đòn phía trước được tì vào ống bên sườn.

Các đặc thông số đặc tính kỹ thuật cơ bản của tàu lượn:

Diện tích cánh……………………………..: 17,6 m2

Hệ số chiều dài……………………………….: 4,4 (chiều dài chia cho trung bình chiều rộng cánh)

Khối lượng kết cấu………………………: 25 kg

Khối lượng bay……………………………: 85-115 kg

Vận tốc bay ………………………………..: 25-65 km/h

Vận tốc hạ thấp nhỏ nhất……………..: 1,3 m/s

Phẩm chất khí động lực lớn nhất……: 6

Tải trọng thiết kế…………………………: 4,5

Hình 1. Kết cấu “Slavutich UT”:

1– Phần cong của nút đằng mũi, 2– chữ U, 3– móc, 4– bánh răng, 5– dây cáp đằng trước chịu tải trên, 6– ống profile, 7– vòng đệm cao su, 8– đỉnh cột trụ, 9– dây cáp bên hông chịu tải trên, 10– dây cáp đằng sau chịu tải trên, 11– hai dây cáp nâng giữ lớp vỏ, 12– cột chịu lực, 13– chữ U bên trên nút trung tâm, 14– carabin phần sau của lớp vỏ, 15– túi sống lưng, 16– ống ‘sống lưng’ phía sau, 17– nắp sống lưng, 18– dây cáp sau chịu tải dưới, 19– Chữ U dưới nút trung tâm, 20– vòng dây để treo phi công, 21– ống bên sườn của tay lái, 22– ống sống lưng phía trước, 23– dây cáp phía trước chịu tải dưới, 24– carabin, 25– mấu nút đằng mũi, 26– nắp đằng mũi, 27– ống bên sườn, 28– lớp vỏ, 29– ống ngang, 30– phần cong ống sườn, 31– dây cáp bên sườn chịu tải dưới, 32– bu-lông vít tay lái vào nút trung tâm, 33– bulong vít thanh bên sườn của tay lái, 34– bánh, 35– nửa trục, 36– ‘giáp’, 37– móc, 38– cáp giảm xóc, 39– nắp, 40– giá đỡ ở đuôi.