Revista >> Octombrie 2021 [Nr. 238] >> Top Story

Moment de referință pentru cercetarea aerospațială românească – rafala 10.000 în sufleria trisonică INCAS

Daniel Butnariu

20 Octombrie 2021

Mărturie a profesionalismului și dăruirii specialiștilor care operează infrastructura experimentală din domeniul aeronautic din România, sufleria trisonică a Institutului Național de Cercetare-Dezvoltare Aerospațială „Elie Carafoli” (INCAS) a atins în luna septembrie pragul remarcabil al rafalei cu numărul 10.000, după 43 de ani de la inaugurarea instalației. Momentul a fost sărbătorit de colectivul INCAS în cadrul unui eveniment la care au participat invitați apropiați de destinele cercetării aerospațiale românești, prilej pentru marcarea principalelor etape din evoluția sufleriei trisonice de-a lungul timpului, dar și pentru a contura contextul specific în care se desfășoară acum activitatea specialiștilor din domeniu și așteptările lor pentru viitor.

Ca argument suplimentar pentru importanța istorică a sufleriei trisonice INCAS în afirmarea sectorului aerospațial din România, rafala 10.000 a fost efectuată pentru proiectul de modernizare a aeronavelor IAR-99 SM, o inițiativă care va pune la dispoziția piloților din Forțele Aeriene Române un instrument valoros de școală și antrenament pentru avansarea la zborul pe avionul de luptă multirol F-16 Fighting Falcon.
De asemenea, modernizarea celor 10 aeronave IAR-99 Standard din dotarea Ministerului Apărării Naționale în configurația IAR-99 SM (Standard Modernizat) va asigura menținerea capabilității aeriene naționale de sprijin aerian apropiat alături de cele 10 unități IAR-99 Șoim modernizate cu implicarea INCAS la sfârșitul anilor 1990 în vederea acomodării și instruirii piloților pentru zborul cu avionul MiG-21 LanceR. Astfel, rafala aniversară a sufleriei trisonice INCAS confirmă statutul institutului ca principală autoritate de proiectare pentru produsele aeronautice civile și militare dezvoltate în țara noastră.

Istorii paralele
Gazdă a evenimentului, directorul general INCAS, dr. ing. Cătălin Nae, a evocat momentele-cheie din evoluția în timp a sufleriei trisonice, de la inaugurarea instalațiilor în 1978 până astăzi, când unitatea dispune de facilități de testare unice în Europa Centrală și de Est, fiind un centru dereferință pe plan regional și internațional în aerodinamica experimentală.
Practic, istoria sufleriei trisonice reproduce atât provocările din activitatea institutului, cât și schimbările de amploare care au reconfigurat țesătura economică și socială a țării în ultimele decenii. Seria intensă de rafale înregistrată în primii ani de funcționare a sufleriei trisonice pentru programe naționale de mare importanță strategică, de la IAR-93 și supersonicul IAR-95 (proiect întrerupt înaintea realizării unui prototip) până la studiile dedicate rachetelor de aviație (A911-M), a fost urmată imediat după 1990 de o perioadă cu un număr infim de experimente, întreruptă apoi de activitățile destinate modernizării aeronavelor MiG-21 LanceR și IAR-99 Șoim.
Anii 2000 au reflectat deopotrivă reafirmarea rolului proeminent al INCAS în domeniul aerospațial (după ce a funcționat ca societate comercială administrată ca parte a fondului proprietății private a statului, organizația a dobândit la sfârșitul anului 2008 statutul de Institut Național de Cercetare-Dezvoltare – INCD) și racordarea la structuri regionale și internaționale care au generat un impact masiv în activitățile științifice din România, un exemplu în acest sens fiind aderarea țării noastre la Agenția Spațială Europeană (ESA) în 2011. „Odată cu transformarea în INCD, am putut să ne facem pentru prima dată o strategie proprie, cu un nou model de activitate, propunând comunității internaționale utilizarea infrastructurii noastre, cum este sufleria trisonică, pentru programe de cercetare”, a declarat Cătălin Nae. „Ne-am fundamentat decizia pe două criterii: valoarea adăugată în cercetare pentru instalațiile experimentale este de cinci până la 10 ori mai mare decât într-un program industrial, iar statutul de INCD ne-a mobilizat să demonstrăm excelență științifică în utilizarea unei capabilități de top mondial.”

Tradiție și continuitate
Sărbătorirea celor 10.000 de rafale din sufleria trisonică INCAS a adus în prim-plan specialiștii care în mod normal se exprimă discret în culise, în operarea cotidiană a instalațiilor. Mai mult decât atât, evenimentul a evidențiat experiența îndelungată a echipei tehnice și performanța realizării cu succes a unui transfer de cunoștințe între generații.
În condițiile în care mulți dintre cei prezenți pe scenă au fost de față la pornirea instalațiilor în 1978, nu este de mirare că expertiza lor comună însumează peste 200 de ani de carieră în aerodinamica experimentală. Ing. Anton Ivanovici, de pildă, a fost chiar cel care a comandat declanșarea primei rafale a sufleriei trisonice, fiind la momentul respectiv proaspătul beneficiar al unui stagiu de pregătire în Canada, la sufleria de la Ottawa. „Aveam la început un sistem de achiziție de date bazat pe un calculator de proces Honeywell, care era un dulap, consuma foarte multă energie și folosea un limbaj de programare foarte greoi. Memoria lui, care astăzi ar fi memoria RAM, nu avea decât 12 kB! Pe memorie cu ferite!”, și-a amintit Anton Ivanovici. „Calculatorul compensa această performanță redusă cu ceea ce astăzi se numește hard-disk, care avea o capacitate care ar face orice posesor de telefon mobil de acum să izbucnească în râs: 512 kB.”
Responsabil pentru procedurile de achiziție de date și operare, Anton Ivanovici a fost martorul tranziției sistemelor care guvernează funcționarea sufleriei trisonice către configurația digitalizată de astăzi, de la procesarea lentă a datelor înregistrate în tunelul aerodinamic în centre de calcul specializate – „Dacă aveam rafala astăzi, datele procesate le primeam în cel mai bun caz mâine!” – la dotarea cu echipamente și aparatură de măsură și control care permit vizualizarea instantanee a rezultatelor. Odată cu adoptarea de noi sisteme de operare, cu trecerea de la instrumente de calibrare analogice și valve electromecanice la unități de calibrare performante și valve electronice inteligente, sufleria trisonică a reușit să țină pasul cu avansul tehnologic: „Sufleria noastră, deși are 10.000 de rafale, dacă este bine întreținută și echipată, poate funcționa ani buni și încă mulți.”

Una dintre personalitățile amintite în câteva rânduri la de pupitrul evenimentului a fost Alexandru Cruțescu, șeful Serviciului Investiții, apreciat pentru capacitatea de a găsi o rezolvare pentru orice problemă, cel care a luat și decizia de a separa problemele administrative de cele tehnice. „Eu sunt dintre cei care au rămas până astăzi cu problemele tehnice”, a menționat dr. ing. Florin Munteanu înainte de a trece în revistă câteva dintre caracteristicile care au conferit de la bun început avantaje distincte sufleriei trisonice instalate în România.
„Deși proiectul a fost de proveniență canadiană, partea română a adus o serie de îmbunătățiri valoroase, cum este sistemul de amortizare a zgomotului de la ieșirea din instalație, care utilizează voleți de tip Coandă, cum erau cei folosiți la fabrica de avioane de la Bacău pentru testarea motoarelor turboreactoare”, a precizat dr. ing. Florin Munteanu. „Apoi, pe tubulatura de ieșire, după difuzorul fix, există o secțiune evazată din beton, o «gogoașă», care atenuează unda de șoc generată în urma curgerii supersonice și care, în cazul altor instalații fără o astfel de structură, a provocat avarii semnificative.”
De altfel, în evocarea proiectului care a stat la baza construcției sufleriei trisonice, Florin Munteanu a atras atenția asupra contribuției profesorului Dan Mateescu, care a făcut eforturi substanțiale pentru optimizarea performanțelor noii instalații, precum creșterea domeniului pentru numărul Reynolds în regim transonic. „O altă contribuție a fost solicitarea unei configurații cu porozitate variabilă pentru camera transonică cu pereți perforați, ceea ce atunci reprezenta o soluție de vârf, în condițiile în care partea canadiană ne-a oferit inițial soluția mai simplă, cu porozitate fixă.”

Mereu la înălțime
După cum a fost prezentat de directorul general INCAS, tehn. Alexandru Scarlat este operatorul celor mai complicate compresoare care funcționează în România, parte a instalației de preparare și tratare a aerului pentru experimentele din sufleria trisonică. După mai bine de 47 de ani de activitate, Alexandru Scarlat a evidențiat un factor esențial pentru succesul pe termen lung al oricărei infrastructuri de cercetare: „La sosirea mea în institut, 90% dintre cei care lucrau aici aveau vârste sub 30 de ani, iar conducerea institutului a avut grijă să aducă în ultimii ani tineri receptivi și capabili, astfel că avem din nou o medie redusă de vârstă, ceea ce este foarte important.”
Dincolo de problemele timpurii ale compresoarelor – de exemplu, o valvă cu trei căi a fost montată greșit din fabricație – Alexandru Scarlat a identificat o parte dintre jaloanele evolutive ale secției pe care o conduce, de la optimizările la nivel de dinamică și automatică până la revizia integrală realizată în urmă cu câțiva ani cu ajutorul specialiștilor de la INCD Turbomotoare COMOTI, o performanță în termeni de transfer tehnologic în segmentul compresoarelor de mare putere modernizate în România.
La rândul său, ing. Teodor Demetrescu, activ în institut din 1974, a subliniat meritele echipei tehnice care asigură buna funcționare a instalațiilor, dar a rememorat și incidentul de la începutul anului 2018, când un tronson de 15 tone din componența sufleriei s-a deplasat odată cu rafala. „Vorbim despre un tip de operare cu grad ridicat de risc, care poate să avarieze nu doar o machetă sau clădirea, ci chiar să provoace daune în cartier”, a precizat Cătălin Nae. „Cu această ocazie am aflat cât de capabilă este echipa noastră tehnică, condusă de Ionuț Lom, care a reușit un miracol, să repună instalația în parametri de funcționare și să reluăm programul experimental pentru lansatorul european Vega-C. Am dovedit astfel că avem capacitatea de a repara și întreține aceste instalații complexe.”

Potențial de creștere
Unele dintre caracteristicile sufleriei trisonice INCAS pot să suscite curiozitatea, după cum a recunoscut Florin Munteanu: „Avem o cameră de experiențe bi-dimensională, dar nu am folosit-o niciodată, la fel cum nu am aplicat până acum vizualizările Schlieren în regim transonic.” Explicația este simplă: „Nu este vorba despre secrete și mistere, ci despre posibilități care sunt încă deschise pentru cei care vor urma. Să continue să dezvolte, să îmbunătățească instalația, pentru că deși este foarte performantă, încă are mult de oferit.”
O dovadă în sensul dezvoltării continue a instalației este oferită de recentul proiect de modernizare CARESS, derulat în parteneriat cu Agenția Spațială Europeană (ESA). Acesta își propune să simuleze și să evalueze cât mai precis comportamentul motoarelor reactive utilizate pentru lansatoarele spațiale, astfel încât rezultatele experimentale să reproducă fidel sarcinile termice și dinamice exercitate în timp real la nivelul ajutajului reactiv. În acest scop, proiectul CARESS a integrat în instalațiile sufleriei trisonice o unitate de producere a peroxidului de hidrogen care generează la nivelul unei machete specializate un jet de abur, în urma unei reacții exotermice intense. Configurația astfel obținută ia în calcul influența temperaturii jetului de gaze asupra zonei de curgere de la baza vehiculului spațial, în condițiile în care testele realizate cu profiluri diferite au demonstrat că baza astronavelor poate reprezenta până la 35% din rezistența totală la înaintare sau chiar mai mult în anumite condiții.
Îmbunătățirea performanțelor sufleriei trisonice prin intermediul proiectului CARESS au asigurat pentru INCAS o poziție de referință la nivel regional și internațional pentru testele de aerodinamică a vitezelor mari cu modele reactive, având la dispoziție o instalație de testare unică în Europa Centrală și de Est, iar proiectul va fi continuat cu o nouă inițiativă care va fi anunțată în curând, după cum a declarat dr. ing. Cornel Stoica, directorul programului de instalații experimentale INCAS și manager al proiectului CARESS.
„Performanțele sufleriei trisonice INCAS sunt superioare unor instalații mult mai faimoase din lume”, a precizat Cătălin Nae, iar acest statut își găsește recunoașterea în diversitatea de proiecte în care este implicată instalația noastră. În afară de implicarea în programe de anvergură derulate de ESA – sesiunile experimentale dedicate lansatorului european Vega-C au fost printre cele mai complexe și dificile din istoria sufleriei trisonice INCAS – instalația a derulat teste specifice comandate în urma unor contracte comerciale încheiate cu Agenția Aerospațială Turcă (pentru dezvoltarea avionului de luptă de generația a 5-a TF-X) și cu ISRO, agenția spațială indiană (pentru misiunea Gaganyaan).