Revista >> Mai 2017 [Nr.194] >> Cover Story

Sufleria Trisonică INCAS: platformă strategică de dezvoltare pentru cercetarea aeronautică internaţională

Alexandru Batali

25 Mai 2017

• INCAS s-a aflat în prim-planul primei întâlniri din 2017 a elitei operatorilor de suflerii aerodinamice supersonice

În jurul Sufleriei Trisonice, instalaţie de interes naţional unică în România, INCAS a creat oportunităţi majore de evoluţie pe fronturi strategice ce asigură o dezvoltare a activităţii de cercetare a Institutului la cel mai ridicat nivel. Această infrastructură relevantă a permis INCAS să fie gazda evenimentului care a reunit elita deţinătorilor de suflerii aerodinamice supersonice din întreaga lume, Institutul organizând recent la Bucureşti cea de-a 127-a întâlnire semi-anuală a Supersonic Tunnel Association Internaţional (STAI). Sufleria Trisonică reprezintă totodată o concentrare reuşită de capabilităţi şi resurse extrem de competitive, care facilitează fundamentarea unor proiecte cu totul şi cu totul speciale, fie pe plan naţional, fie la nivel internaţional. Industrializarea succesorului aeronavei IAR-99 sau punerea în funcţiune a unui microlansator de rachete, prin managementul unui program european al Agenţiei Spaţiale Europene, sunt cele mai importante planuri de dezvoltare strategică pe care INCAS intenţionează să le pună în aplicare cu prioritate.

Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare Aerospațială „Elie Carafoli” - INCAS este un institut recunoscut şi apreciat internaţional datorită platformei experimentale deosebit de complexe pe care o deţine, destinată cercetării în domeniul mecanicii fluidelor și al aerodinamicii aplicate. Această platformă este competitivă pe plan mondial și reprezintă elementul de infrastructură de bază pentru proiectele care servesc industriei aeronautice civile și militare.
Infrastructura INCAS şi-a câştigat recunoaşterea internaţională prin continua dezvoltare a capacităţii sale de a integra instalaţii specifice cercetării pe diverse componente de simulare (tunele aerodinamice, încercări structurale, teste mecano-climatice, etc.) pe bază de criterii de similitudine, care au un rol determinant în ceea ce priveşte maturizarea TRL – Tehnology Readiness Level, proces de evaluare care permite poziționarea activităţii de la nivelul de cercetare fundamentală (TRL 1-4) până la produsul final în exploatare (TRL9). Instalaţia trebuie să aibă capacitatea de a realiza condiţiile de simulare impuse, de a interpreta ulterior rezultatele şi de a genera acel element de valoare adăugată care să permită dezvoltarea de noi tehnologii sau fundamentarea fenomenologică. Aceste rigori se traduc prin clădiri tehnologice cu destinaţie specială (camera de experimentare la Sufleria Trisonică este o hală de 2.500m2 şi 20 m înălţime), un spaţiu protejat (12 hectare sunt alocate pe Platforma Militari), consumuri de energie şi utilităţi semnificative (se consumă 5MW/h numai pentru Sufleria Trisonică), personal tehnic pentru întreţinere, pază şi securitate, drumuri tehnologice de acces și evident costuri mari, de modernizare, de întreţinere, de asigurare etc.

Sufleria Trisonică a INCAS este în prezent singura instalație din România capabilă să ofere mediu relevant la nivel TRL-4 pentru spațiu, fiind implicată în principalele activități din România pentru programele ESA și STAR. Începând cu 2014, dar mai ales în 2015, în instalație s-au efectuat testele de verificare pentru modelele de avion suborbital ATLAS-II (contract în parteneriat cu ESA-ESTEC) și pentru microlansatorul SOL (program STAR). În prezent se efectuează experiențe aerodinamice în tunelul trisonic pentru vehiculul de reintrare în atmosferă Space Rider ESA (Space-Rider Wind Tunnel Testing), campania de aerodinamică experimentală în tunelul aerodinamic trisonic pentru Capsula de reintrare în atmosferă de tip „Cutie Neagră” ESA (Demise Observation Capsule) etc.

Sufleria Trisonică și Tubul Ludwieg INCAS compun singura instalație de experimentare industrială de acest tip din țară, certificată și omologată pentru activități de experimentare pentru aerodinamică și mecanica fluidelor în regim subsonic avansat, transonic și supersonic (viteza maximă Mach = 3.5 şi MRey = 100 milioane).
Instalația a fost construită și utilizată pentru dezvoltarea de configurații pentru aeronave și vehicule aeriene cu destinație civilă și militară. Semnificativ este faptul că toate aeronavele civile şi militare românești cu certificate de tip au fost testate şi dezvoltate în cadrul Sufleriei Trisonice. Principalii beneficiari sunt din industria aeronautică și spațială, precum și din sectorul militar. De asemenea, în Sufleria Trisonică INCAS s-au efectuat și testele de bază pentru aerodinamica unor categorii de vehicule rutiere și feroviare (camioane, trenuri, inclusiv metrou). Totodată, o serie importantă de teste pentru instalații nucleare au fost realizate în premieră în această instalație.
Ca urmare a modernizărilor efectuate în mod constant, instalația este singura capabilă să asigure condiții de experimentare specifice curgerii laminare în regim de viteză mare pe configurații de dimensiuni medii (anvergură de aprox. 1.2m x 1.2m), precum și un nivel de turbulență foarte redus pentru acest tip de instalații. Prin modul de concepție și gradul de instrumentare existent, instalația are cele mai avansate capabilități la nivel național pentru investigarea câmpului curgerii pe machete de vehicule aeriene, de suprafață (inclusiv maritime), precum și pentru aplicații în domeniul construcțiilor civile. Totodată, INCAS deţine singurul tunel aerodinamic echipat cu o instalație de analiză a presiunii în regim dinamic ce permite inclusiv identificarea și caracterizarea surselor de zgomot aerodinamic în configurații cu geometrie complexă. De asemenea, instalația are un sistem avansat de vizualizare a câmpului curgerii utilizând laseri de nouă generație și sisteme de prelucrare avansată a imaginii.

Un partener de bază în cele mai prestigioase organizaţii mondiale

Dezvoltarea infrastructurii experimentale şi a expertizei tehnice la un nivel foarte ridicat a permis INCAS să devină membru, partener sau actor relevant în cele mai importante organizaţii, reţele şi proiecte internaţionale existente la ora actuală.
INCAS este instituția care reprezintă România în EREA - Association of European Research Establishment în Aeronautics, alături de reprezentanți din Franţa (ONERA), Germania (DLR), Olanda (NLR), Italia (CIRA), Suedia (FOI), Spania (INTA), Cehia (VZLU) și Belgia (von Karman Institute), fiind recunoscut pentru capabilitățile experimentale existente (Sufleria Subsonică și Sufleria Supersonică) precum și pentru capabilitățile oferite de acestea pentru activități de cercetare fundamentală în aeronautică, mecanica fluidelor, precum și în dezvoltări tehnologice industriale.
INCAS este membru în EWA (European Wind Tunnel Association), singurul organism la nivel UE ce reunește deținătorii de tunele aerodinamice pentru aplicații în aeronautică. De asemenea, INCAS este membru în Supersonic Tunnel Association Internaţional (STAI), organizația ce reunește deținătorii de tunele aerodinamice supersonice din întreaga lume.
La nivel UE, prin intermediul ARG - Aeronautica Research Group, INCAS este parte în procesul de definire și elaborare a strategiei privind dezvoltarea infrastructurii critice de cercetare în industria aeronautică, cu includerea Sufleriei Subsonice și a Sufleriei Trisonice în această strategie.
În cadrul proiectelor UE, INCAS a integrat încă din FP5/FP6 activități în cadrul Sufleriei Trisonice. Modelul de business jet PIAGGIO 2010 a fost evaluat în premieră în această instalație. CLEAN SKY a efectuat cel mai mare experiment de buffeting în această instalație începând cu anul 2012, în colaborare cu SAAB și ONERA.
De asemenea, INCAS a utilizat Sufleria Trisonică în cadrul JTI Clean Sky pentru activități în parteneriat cu AIRBUS, DASSAULT şi ALENIA, atât pentru aeronave tip business-jet, cât și pentru o viitoare aeronavă de transport aerian regional.
În paralel, împreună cu TU-Berlin și DLR, INCAS a dezvoltat o nouă tehnologie de control activ al curgerii pentru sisteme de hipersustentaţie, precum și o nouă tehnologie de evaluare a zgomotului aeroacustic, împreună cu CIRA și ALENIA, prin experimentare în Sufleria Trisonică pe un set de modele de mare complexitate.

Organizatorul primei întâlniri STAI în România

Institutul menţine o relaţie directă cu toate organizaţiile mondiale implicate în problematica infrastructurilor de aviaţie şi îşi propune să joace un rol cât mai semnificativ în cadrul reuniunilor internaţionale. Acest obiectiv a fost atins anul acesta, INCAS reuşind în premieră să organizeze o întâlnire semi-anuală STAI (Supersonic Tunnel Association Internaţional), cea de-a 127-a, găzduită de Institutut la Hotel JW Marriott Bucharest Grand Hotel în perioada 14-17 mai 2017.
STAI este organizaţia deținătorilor de suflerii aerodinamice supersonice la nivel mondial pentru cercetări avansate atât în industrie cât și pentru aplicații spațiale. Asociația a fost înființată în aprilie 1954 pentru a oferi o organizație pentru operatorii de instalații de testare aerodinamică de mare viteză.
STAI are 34 de membri, reprezentând organizații din întreaga lume (România, SUA, Coreea de Sud, Japonia, China, Australia, Italia, Olanda, Germania, Israel, Canada, India, Africa, Franța, Rusia și Belgia). Calitatea de membru este limitată la acele organizații care exploatează în prezent unități aerodinamice care au o dimensiune suficientă pentru activități de cercetare și/sau dezvoltare semnificative și care au capacități transonice, supersonice sau hipersonice. Cererile de aderare sunt evaluate din punct de vedere al capacității organizației solicitante de a aduce contribuții utile la STAI, acordându-se în primul rând atenție calității facilităților solicitantului și calității tehnice a muncii desfășurate.
Datorită infrastructurii unice pe care o deține, în 1999 INCAS a devenit membru STAI, fiind singura instituție din România care este membră în această asociaţie. Dr. ing. Cătălin Nae, directorul general al INCAS este reprezentantul Institutului în STAI, dar și membru cu drepturi depline în Consiliul de Conducere al Asociației, un comitet executiv compus din președinte, președinte ales, secretar, doi foști președinți și doi membri cu drepturi depline. Dr. ing. Cătălin Nae ia în calcul şi posibilitatea de a candida pentru funcţia de Secretar General al STAI.
Scopul principal al organizației este schimbul de informații privind funcționarea instalației, instrumentarea și tehnicile de testare. Recent, domeniul de aplicare a fost extins pentru a include cercetarea mecanică a fluidelor compresibile în afara zonelor mai tradiționale ale testării tunelului eolian. Două întâlniri sunt organizate în fiecare an, de regulă în aprilie și octombrie.
Întâlnirile sunt organizate semi-anual pe o bază rotativă la una sau mai multe instituții membre. De obicei, o zi și jumătate este dedicată sesiunilor tehnice și cel puțin o jumătate de zi este alocată pentru un tur al facilităților organizației gazdă. Un reprezentant al fiecărei organizații membre prezintă o contribuție tehnică (un studiu, un experiment efectuat etc.) referitoare la funcționarea instalației, instrumentarea și tehnicile de testare.
În cadrul celei de-a 127-a ediţii, timp de 3 zile reprezentanții organizațiilor membre STAI au susținut prezentări în cadrul sesiunilor tehnice prevăzute în program. INCAS a fost reprezentat de ing. Marius Gabriel Cojocaru, Șeful Compartimentului de Simulare Numerică, care a prezentat lucrarea intitulată „CFD (Computational Fluid Dynamics) modeling in the context of Wind Tunnel Test” și de ing. Anton Ivanovici, care a prezentat lucrarea intitulată „Some useful improvements on the DAQ side at the INCAS Trisonic Wind Tunnel”. Participanții au avut ocazia să viziteze și facilitățile de testare ale INCAS, acesta fiind de altfel momentul cel mai aşteptat al întâlnirii, când au avut acces la instalaţiile instituţiei gazdă.

Oportunităţi noi de dezvoltare

Deschiderea evenimentului de la Bucureşti a fost realizată de dr. ing. Cătălin Nae, directorul general al INCAS și membru al Consiliului de Conducere STAI, dr. ing. Anton Anton, deputat și președinte al Subcomisiei pentru Spațiu (Cosmic) din Camera Deputaţilor şi dr. Lucian Puiu Georgescu, Secretar de Stat pentru relaţia cu parlamentul şi afaceri europene în cadrul Ministerului Cercetării şi Inovării. Ulterior, în jurul unei mese rotunde, am discutat despre capitalul câştigat prin organizarea acestei întâlniri internaţionale de prim rang, dar mai ales despre oportunităţile pe care infrastructura experimentală unică deţinută de INCAS le poate valorifica şi maximiza în beneficiul cercetării aeronautice româneşti.