Aparate de zbor neconventionale(II) – Efectul Coanda

Henri Coanda,  prin inventiile, sale a deschis noi capitole in istoria aviatiei. Prezentarea avionului sau fara elice la Salonul aeronautic Paris 1910, un aparat de zbor neconventional pentru acele vremuri, a semnificat inceputul erei zborului cu reactie. La testarea avionului sau, a observat fenomenul de deviere a jetului gazelor arse catre fuzelajul avionului. Ulterior a studiat ce se intamplase, a definit si explicat fenomenul care acum ii poarta numele – Efectul Coanda.

Efectul de deviere a unui jet pe o suprafata plana

Jetul in jurul unei suprafete convexe

Generarea fortei de portanta prin efect Coanda

O prima aplicatie o constituie aerodina lenticulara , proiectata de Coanda si care este un aparat de zbor in forma de farfurie zburatoare, capabil sa aterizeze si decoleze pe verticala.

Aerodina lenticulara 1932

Avro Canada VZ-9  1959

VZ-9 este un aparat de zbor bazat  pe efectul Coanda, dezvoltat in cadrul unui program militar secret Canada – SUA in anii ’50. Denumit si Avrocar, foloseste un ventilator ce produce un puternic curent de aer intr-o aeronava sub forma de disc. Datorita efectului Coanda , se realizeaza forta portanta si forta de tractiune. Proiectul initial al USAF, codificat 1794 /WS 606, impreuna cu proiectul Silver Bug  (raportul declasificat in 2012 click aici ) prevedeau constructia unor aparate de zbor militare supersonice. In final s-a realizat doar un proiect pentru US Army, respectiv Avro VZ-9.

WS 606

Silver Bug

Avro VZ-9

Schema AVRO VZ-9

Avro Canada a inceput la inceputul anilor ’50 dezvoltarea unor proiecte de cercetare fundamentala, formand o echipa denumita „Special Project Group”. Unul din domeniile de interes era cel al avioanelor VTOL, considerate indispensabile in cazul atacarii aeroporturilor cu arme nucleare. Au fost facute diverse schite si incercari, in final ajungandu-se la ideea folosirii efectului Coanda intr-un proiect denumit Project Y2, un aparat de zbor in forma de disc. Cu ocazia unei vizite a USAF la AVRO, au fost prezentate cateva modele, desene si un mock-up. Americanii au fost interesati si au finantat si ei programul incepand cu 1955, aparatul fiind denumit Weapon System 606 (WS 606), sau Project 1794 in varianta supersonica.

Macheta a fost studiata in tunelul aerodinamic pentru o viteza de M 3.5. In scopul testarii s-a construit un prototip in care grupul propulsor era format din 8 motoare turboreactoare RR Viper, ale caror jeturi antrenau ventilatorul central. Acesta prin efect Coanda, genera portanta necesara. Din nefericire testele pe banc au esuat. In continuare s-a trecut la realizarea unui model mai mic, denumit AVROCAR, un aparat de zbor sub forma de disc cu suprafata exterioara curbata, avand un diametru de 5.5 m si inaltime 1.1 m. Structura de rezistenta era formata dintr-o grinda cu zabrele sub forma de triunghi echilateral, de care erau atasate echipamentele si avand in centru rotorul cu 124 palete. Acesta producea un jet de aer principal indreptat in jos pentru a realiza portanta prin efect Coanda si un jet cu debit mai mic, in lateral, pentru tractiune. Sistemul de antrenare a ventilatorului era format din trei motoare turboreactoare Continental J 69 T 9, fiecare cu sistem separat de alimentare.
Comenzile pentru tractiune si atitudine se realizau printr-un inel aflat in afara discului, care, actionat de pilot se misca fata de disc, schimband directia fluxului de aer principal. Pentru schimbarea portantei, inelul se misca in sus sau in jos, iar inclinarea sa controla directia de deplasare. Aparatul s-a dovedit a fi instabil in zbor, intrucat centrul de presiune aerodinamica se afla in fata centrului de greutate. Primul aparat 58-0775 a fost finalizat in mai 1959 si a fost testat pe banc, forta de portanta generata fiind de 1430 kgf, insuficinta pentru a ridica aparatul a carui masa gol era de 1944 kg. Au urmat teste in tunelul aerodinamic si s-a realizat cel de al doilea prototip 59-4975, in august 1959. Dupa multe modificari, au urmat teste de zbor in decembrie 1959, fara rezultate favorabile. S-au facut imbunatatiri si in final, aparatul a demonstrat un control mai bun al manevrabilitatii, atingand viteza de 190 km/h, performantele fiind totusi modeste, foarte departe de cerintele initiale. In final proiectul a pierdut finantarea in martie 1961, iar in decembrie au fost anulate si celelate proiecte susmentionate.

Desi proiectul AVRO nu a inregistrat un succes, au existat numeroase alte aplicatii ale efectului Coanda in diverse proiecte din aviatie: avioanele de transport militare AMST USAF, Boeing YC 14, ASUKA, folosesc avantajele efectului prin montarea motoarelor cu reactie deasupra aripilor, pentru a crea viteze mari de curgere pe profil, generand portanta mai mare la viteze mici ale aeronavei, rezultand caracteristici STOL, Acelasi sistem il foloseste:

Antonov An72 COALER

Hidroavionul japonez  Shin Meiwa US 1A pentru lupta antisubmarin, are pe langa cele patru motoare, unul suplimentar in interiorul aripii centrale, care sufla un jet suplimentar pe flapsuri, devenind un avion STOL.

Efectul pentru voleti de bord atac si flapsuri prin suflare de aer suplimentar de la motor, sistem folosit pe C17 Globmaster III 

Suflarea unui jet de aer prelevat de la motor pe flaps, datorita efectului Coanda, creste portanta la viteze mici, permitand reducerea vitezei avioanelor la aterizare. Sistemul a fost folosit la avioane militare incepand cu Me 109, F 104 Starfighter, F 4. La noi cea mai cunoscuta aplicatie este sistemul SPS folosit pe MIG 21PF si MIG 23.

Elicoptere fara rotor anti-cuplu (NOTAR)

 1.Priza aer  2. Ventilator cu pas variabil 3. Fuzelaj posterior cu orificii suflare jet pentru efect Coanda 4. Ampenaj vertical 5. Ajutaj pentru jet 6. Fluz aer orientat in jos 7. Fuzelaj posterior 8. Forta anti cuplu

Sistemul este format dintr-un ventilator cu pas variabil antrenat de transmisia de la motor, montat in fuzelajul posterior.  Doua jeturi de aer cu joasa presiune sunt indreptate in lateral pe ambele parti, amestecandu-se cu fluxul de aer creat de rotorul elicopterului si indreptat in jos. Datorita efectului Coanda, se creeaza o forta ce genereaza un moment anti-cuplu. Suplimentar se foloseste un ampenaj si jeturii! n ajutaje.

Exista aplicatii ale efectului Coanda in meteorologie, medicina, industria auto, formula 1, etc.

Marii inventatori au gasit solutii neconventionale pentru rezolvarea unor probleme tehnice.

Henri Coanda prin efectuarea primului zbor al unui avion cu reactie si descoperirea fenomenului care ii poarta numele a devenit spre mandria romanilor, o figura marcanta in istoria aviatiei.

 

 Grigore Leoveanu