Prieš trejus metus stažuotę NASA atlikęs Kauno technologijos universiteto doktorantas Martynas Lendraitis ją atsimena kaip geriausią patirtį – ten jis prisidėjo prie svarbių lėktuvo elementų tyrimo ir projektavimo, bei kartu su darbo grupe buvo įvertintas „NASA Group Achievement Award“ apdovanojimu už nuopelnus vystant ateities orlaivius. Įgijęs neįkainojamų žinių ir ryšių, Martynas darbus toliau tęsia Lietuvoje – analizuoja, kaip kintama geometrija galėtų pagerinti sklandytuvų charakteristikas.
Lietuva turi gilias sklandymo tradicijas ir yra viena iš nedaugelio pasaulio valstybių, kuri gamina aukštos klasės sportinius sklandytuvus.
Aerodinaminiu požiūriu, sklandytuvai yra patys efektyviausi orlaiviai. Todėl dauguma aerodinamikos ir konstrukcijų naujovių yra pritaikomos būtent jiems.
„Šiuo metu sklandytuvai yra labai arti savo technologijos galimybių ribos. Tačiau, manau, kad kintama geometrija jiems gali suteikti daug naujų perspektyvų“, – tikina KTU Mechanikos inžinerijos ir dizaino fakulteto doktorantas.
Atlikęs tyrimus jis išsiaiškino, kad modifikavus esamą sklandytuvą ir jam įtaisius kintamus užsparnius, sklandytuvo aerodinaminė kokybė galėtų padidėti apie 5 proc. visame jo skrydžio diapazone.
M. Lendraitis kintamos geometrijos sparno temą analizuoti pradėjo dar magistro baigiamojo darbo rengimo metu, o šiuo metu doktorantūroje tęsia pradėtus darbus.
Impulsas tyrimams – stažuotė NASA
KTU MIDF doktorantas pasakoja, kad pagrindinė paskata atlikti tokius tyrimus buvo 2017 m. atlikta stažuotė JAV Nacionalinėje aeronautikos ir kosmoso administracijoje (NASA) – vienoje žinomiausių mokslinių tyrimų institucijų visame pasaulyje.
Nuo 2014 metų Mokslo, inovacijų ir technologijų agentūrai (MITA) ir NASA pasirašius dvišalį bendradarbiavimo susitarimą dėl tarptautinės stažuočių programos, Lietuvos studentai kiekvienais metais turi galimybę stažuotis NASA tyrimų centre.
„Tuo metu man vieninteliam pasisekė padirbėti net dviejuose NASA tyrimų centruose, taigi turėjau galimybę gana plačiai pamatyti NASA vidinį gyvenimą“, – prisimena jis.
Šiuo metu KTU MIDF Transporto inžinerijos katedroje dirbantis Martynas, tada – dar magistrantas – stažuotę pradėjo NASA AMES tyrimų centre Kalifornijoje, kur prisijungė prie MADCAT komandos, dirbančios prie ypatingos konstrukcijos kintamos geometrijos orlaivio koncepcijos.
NASA projektuotas MADCAT lėktuvas pasižymi tuo, kad yra pagamintas iš daugelio vienodos formos elementų. Šie elementai gali būti gaminami iš skirtingų medžiagų, o tada išdėstomi sparno konstrukcijoje pagal nustatytus dėsningumus, tokiu būdu „užprogramuojant“ konstrukcijos elgseną esant tam tikroms apkrovoms.
„Šis lėktuvas gali prisitaikyti prie aerodinaminių apkrovų, taip pat keisti savo formą, panašiai kaip tai daro paukščiai. Tokia technologija yra unikali ir man padarė didžiulį įspūdį. Tai buvo impulsas toliau vystyti kintamos geometrijos temą grįžus Lietuvoje“, – pastebi KTU MIDF doktorantas M. Lendraitis.
Dirbo ir vakarais, ir savaitgaliais
„Tuo metu, kai pradėjau stažuotę, laboratorijoje buvo pats darbų įkarštis, dėl to iš karto kibau į darbus. Kadangi jau turėjau patirties atliekant aerodinaminius tyrimus, gavau užduotį patikrinti projektuojamo lėktuvo aerodinamiką“, – pasakoja M. Lendraitis.
Vasaros viduryje buvo suplanuoti lėktuvo tyrimai aerodinaminiame vamzdyje, todėl komandai reikėjo skubiai baigti projektuoti lėktuvą ir atlikti jo stiprumo bandymus. M. Lendraičiui teko projektuoti centrinę dalį, numatyti ir suprojektuoti joje slėgio matavimo sistemą. Be viso to, dalis laiko buvo skiriama lėktuvo gamybai.
„Darbo grafikas buvo labai įtemptas – dirbome ir vakarais, ir savaitgaliais, nes pagamintas bandomasis lėktuvas aerodinaminį vamzdį turėjo pasiekti iš anksto nustatytu laiku“, – tikina M. Lendraitis.
Lėktuvas turėjo būti transportuojamas per visą Ameriką, nes tyrimas turėjo būti atliktas Virdžinijoje esančiame NASA Langley tyrimų centre.
„Dėl to, kad atlikau svarbių lėktuvo elementų tyrimą ir projektavimą, man pasiūlė vykti kartu ir padėti atlikti bandymus aerodinaminiame vamzdyje“, – teigia KTU MIDF doktorantas.
Susidūrė su aukščiausio lygio saugumu
M. Lendraičio teigimu, Langley tyrimų centre atmosfera kiek kitokia nei AMES – ten nebuvo galima turėti net telefono.
„Jį palikdavau viešbutyje, iš kurio mane kasdien pasiimdavo NASA personalas. Visur tyrimų centre, net einant iki tualeto, mane lydėjo centro darbuotojai. Vienas
vaikščioti niekur negalėjau, – sako M. Lendraitis. – Tai būtina procedūra, nes Langley tyrimų centre yra įsikūrusios ir karinės oro pajėgos, dėl to čia apsauga gerokai griežtesnė nei Kalifornijos NASA AMES centre“.
Šiame centre komanda dirbo 14×22 aerodinaminiame vamzdyje, kurio bendras dydis artimas KTU Mechanikos inžinerijos ir dizaino fakultetui. Tik čia visą erdvę užima didžiuliai oro kanalai.
„Kadangi negalėjau su savimi turėti jokios elektroninės priemonės, savo atiliktų aerodinaminių skaičiavimų rezultatus buvau susirašęs ant sąsiuvinio lapo“, – sako M. Lendraitis.
Komandai atliekant bandymus jis taip pat stebėjo matavimų rezultatus ir lygino juos su savo atliktais skaičiavimais: „Pati įsimintiniausia akimirka buvo ta, kai pamačiau, kad rezultatai beveik identiškai sutampa“.
Apdovanojimas bei žiniasklaidos dėmesys – ir lietuviui
M. Lendraitis tikina, kad net ir po stažuotės su dauguma NASA komandos narių toliau palaiko ryšius.
2018 m. NASA administratorius Jim Bridenstine visą MADCAD komandą įvertinto už nuopelnus vystant ateities orlaivius ir kiekvienam įteikė „NASA Group Achievement Award“ apdovanojimą.
„Tokį gavau ir aš, nors mano indėlis ir nebuvo toks didelis“, – teigia KTU MIDF Transporto inžinerijos katedros asistentas.
Dar po metų, 2019 m. balandį, prestižiniame moksliniame žurnale buvo išleistas straipsnis, kuriame aprašytas visas unikalus kintamos geometrijos orlaivis MADCAT.
“Tąkart straipsnis sulaukė didžiulio pasaulio žiniasklaidos susidomėjimo: apie jį rašė CNN, FOX, „Yahoo, „Popular mechanics“ ir kiti žymūs žiniasklaidos kanalai. Dar smagiau tai, kad šalia autorių buvo minimas ir Lietuvos vardas“, – pažymi M. Lendraitis.
Nauji sprendimai padidintų orlaivių efektyvumą daugiau nei 15 proc.
Šiuo metu KTU MIDF doktorantas kuria algoritmus, kurie galėtų padėti suformuoti kintamos geometrijos sparno konstrukciją beveik automatiškai.
„Tai žymiai palengvintų inžinierių, kuriančių tokius orlaivius, darbą“, – sako jis.
M. Lendraičio sukurti algoritmai suformuoja vidinę sparno konstrukciją ir leidžia sparnui įgauti optimalią aerodinaminę formą skrydžio metu, esant skirtingiems skrydžio režimams.
„Pritaikius tokią technologiją galima pagaminti lengvesnį ir aerodinamiškesnį sparną, – pažymi M. Lendraitis. – Tai labai svarbu siekiant pagerinti orlaivių efektyvumą, sumažinti degalų sąnaudas bei keliamą triukšmą“.
Atlikęs analizę, kaip kintama geometrija galėtų pagerinti sklandytuvų charakteristikas, KTU MIDF doktorantas išsiaiškino, kad modifikavus esamą sklandytuvą ir jam įtaisius kintamus užsparnius, kurie prisitaiko prie skrydžio sąlygų, jo aerodinaminę kokybę būtų galima pagerinti apie 5 proc. visame jo skrydžio diapazone.
„Jeigu būtų kuriamas naujas, o ne modifikuojamas senas sklandytuvo sparnas, kokybė galėtų pagerėti daugiau nei 15 procentų“, – tikina jis.
Sklandytuvo kokybė nurodo jo keliamosios ir pasipriešinimo jėgų santykį. Dažnai tai išreiškiama atstumu, kurį sklandytuvas gali nuskristi iš vieno kilometro aukščio. Šiuolaikinių sklandytuvų kokybė siekia daugiau nei 50.
„Tai reiškia, kad idealiomis oro sąlygomis, toks sklandytuvas pakilęs į 1 km aukštį nuskris 50 km atstumą. Galima sakyti, kad kuo šis skaičius didesnis, tuo sklandytuvas geresnis“, – teigia M. Lendraitis. – Tikiuosi, kad ateityje pavyks sukurti dar tikslesnius aerodinaminio ir konstrukcinio optimizavimo algoritmus ir juos pritaikyti kuriant lietuviškus sklandytuvus“.
