Svævefly på job og i fritiden

Fakta Ulf Ringertz
Alder 61 år
Klub Eskilstuna FK
Antal flyvetimer 2200, cirka 100 timer årligt
Pilot siden 2001, deltagelse i et antal SM og VM
Job Professor i Flygteknik, KTH. Ulf arbejder både med analyser og eksperimenter, men en stor del af hans arbejde går ud på at designe og bygge modeller til test i vindtunneler, bl.a. tests i Transsonic Dynamics Tunnel (TDT) hos NASA Langley i USA.

Link to automatic translation

”Jeg har altid være flyveinteresseret, men fordi jeg havde kraftig allergi, kom jeg meget sent i gang med min flyvning”, forklarer Ulf Ringertz, 61.

”Jeg blev professor i Flygteknik i 1997 på KTH, og senere i 2001 blev jeg øvelseselev på det svenske Flyvevåbens SK60-jettrainer. Det gav mig så meget blod på tanden, at jeg tænkte, at jeg ville forsøge at tage certifikatet selv, og jeg kom faktisk igennem medical-undersøgelsen hos flyvelægen”, siger han.

Efter at have taget svæveflyvecertifikatet som 39-årig, købte Ulf en LS4 som senere blev byttet ud til fordel for en Ventus 2CxT med base i Eskilstuna FK, sydvest for Stockholm. Den har han fløjet næsten 1700 timer med, inklusiv et antal SM, inden han solgte den for kort tid tiden.

En sen start på flyvekarrieren, men Ulf kom stærkt igen med blandt andet konkurrenceflyvning. Her er han kommet på 3. plads til SM 2023 .

Ventus’en har jo motor, og det er den store fordel. Jeg tror, at jeg fordoblede min flyvetid per flyvning, fordi den gav mig mange flere muligheder. Men på samme tid var motorsystemet, på trods af, at jeg var vel indfløjet på det, også kompleks. Jeg har oplevet 3-4 gange ud af 400 flyvninger, at den ikke startede, fordi jeg havde glemt noget. Det er trods alt 1 % risiko, og det er en høj incidens”, forklarer Ulf.

Med begrænsningerne med traditionelle benzinmotor-systemer til svævefly in mente er det tydeligt, at man må se på udviklingen indenfor elektrificeringen, mener Ulf:

”Se bare Lange Antares som fortsat er imponerende. Det er 20 år siden, at det blev udviklet og fik første certificering for elektriske fly nogensinde”, siger han.

Ulf har også fået førstehånds-erfaringer med el-flyvning til 2022-eventet ”ELSKÅ” på Falköping/Ålleberg  – ”et fint initiativ”, som han bemærker.

Her prøvede han den danske 18 m Discus2C FES fra Aviator-Aalborg SFK og blev imponeret af enkeltheden med dette motorsystem.

Den originale Mera Windex protoype i luften (Foto: Saab)

Nyt el-fly på KTH

Vi bliver i det elektriske hjørne, for under Ulfs projektledelse har KTH for få år siden modtaget et elektrisk drevet Windex-svævefly fra Saab i Linköping. Det er i øvrigt ikke første gang, at Ulf har haft et svævefly på KTH. For cirka 20 år siden ejede KTH SE-UPS – en instrumenteret ASK 21, som man anvendte som data-platform i en år-række.

Det nye KTH-fly er en Windex 1200, og det blev oprindeligt udviklet for 40 år siden af et lille team, der involverede KTH-professor Sven-Olof Ridder.  Han er også udvikleren af ​​Windex-vindviseren, der er solgt i cirka 1,5 mio. eksemplarer og derfor sidder på de fleste sejlbåde i verden.

De fleste Windex-fly er udstyret med små forbrændingsmotorer fra Limbach og senere König, og unikt for typen er motoren monteret i finnen.  Det er bygget totalt cirka 10 fly af typen, og det er en type som har virket som en magnet for eksperimenter. Den svenske opfinder-legende Bengt Göök opgraderede eksempelvis sin Windex med hjemmebygget 2-taktsmotor med motorsavs-karburatorer. Den gik fint på ryggen, konkluderede han!

Original benzin-Windex

Det konkrete Windex-fly på KTH har tidligere været anvendt som platform til elfly-projektet ”More Electric Research Aircraft (MERA), som blev udviklet af Saab i Linköping med økonomisk støtte fra det svenske Försvarets materielverk (FMV).

Den gamle prototype var udstyret med Saft-batterier (samme producent som Lange Antares-batterierne) og en svensk udviklet elektrisk motor samt power electronics for at få mere erfaring med ​​elektrisk flyvning. Den første flyvning var i 2009, og et kort testprogram blev gennemført for at demonstrere teknologien, før projektet blev afsluttet i 2010. Siden da har flyet stået stille.

Skema over den gamle elektrificerede prototype. Ulf planlægger et nyt motorsystem. (Foto: Saab)

Men nu er flyet endelig kommet på civilt register i KTH-regi med den snazzy registrering SE-XSY og ”Experimental”-status.

Experimental-registreringen indebærer også, at Ulf i 2022-sæsonen har fløjet totalt 26 timer med Windex (med demonteret motor og batterier) under et testprogram under EAA, Experimental Aircraft Association for at få en endelig flyvetilladelse.

”Det i sig selv var noget af en oplevelse”, forklarer Ulf med tanke på flyets lidt specielle flyveegenskaber.

”Jeg havde stor hjælp af Sakka Havbrandt under dette testprogram. Han var en af de folk som var meget involveret da man byggede den originale Windex for 40 år siden, og han fik også lejlighed til at agere slæbekusk i Pawnee, da jeg fløj den første flyvning. Han gav rigeligt med gas, og da Windex er meget let og nervøs i pitch-planet med små rorkræfter, tabte jeg næsten kontrollen over flyet. Men det gik!”, forklarer Ulf om sin luftdåb med typen, som i øvrigt også er konstrueret til ganske heftig acceleration på op til +9/-7 G.

Den gamle elmotor blev demonteret før de første testflyvninger efter 14 års pause. Bemærk ballasten.

Første flyvning med Mera Windex efter 14 års pause. Ulf havde stor nytte af Sakka Havbrandt til højre som var involveret i det originale Windex-projekt.

I luften igen (foto Ulf Ringertz)

En Windex har i øvrigt visse ligheder (bl.a. ultra-kort bagkrop og enorm finne) med den ditto specielle type ”Genesis 2”. Den kan du læse om her

FES på vej

For KTH-teamet er der flere opgaver i horisonten med Windex’en; Den gamle prototype-drivlinje med kassable batterier, som ikke var blevet ladet i 14 år, skal også byttes ud med den populære FES-motor og foldbar propel. Et certificeret og gennemprøvet system som er bygget i over 300 eksemplarer.

SE-XSY har dog den detalje, at det ikke har batteriet i kroppen som konventionelle FES-fly, men derimod er det planen, at det skal have monteret batterierne i vingerne som fx Antares og AS33 Me/AS34 Me. Det betyder, at Ulf og projektfolkene skal projektere nye batterier, hvilket er et stort job i sig selv med tanke på sikkerhed og certificering.

Nyt FES-system i Mera.

Prøvemontering af FES.

Bliver løsningen så som turbo eller selvstartende?

”Ja, det er et godt spørgsmål. Det lykkedes jo at få den originale Windex til at selvstarte med benzinmotorerne, men i dag stilles der krav til stigehastigheder med CS22-certificeringsstandarden og man vil jo også have lidt rækkevidde oppe i luften efter start, så det er nok for tidligt at sige”, lyder ræsonnementet.

Kravet i CS22-standarden, som Ulf refererer til, er 0-360 meters højdevinding på under 240 sekunder, altså 1,5 m/s gennemsnitligt.

Mera Windex på Falköping 2022. Bemærk de små vingehjul samt 3D-scannings-mærkaterne på fuselagen. (Foto Jens Trabolt)

“Det er fint at have et fly med korte vinger, når man har dyre lokaler”, bemærker Ulf. Det var ikke gået med en eta!

Vigtigt at forstå virkeligheden

Flyet vil i KTH-regi blive brugt i elevprojekter fx om flyvemekanik og aeroelasticitet. At have et rigtigt fly at arbejde på er vigtigt og giver formentlig en ekstra dimension til kurserne.

”For eleverne er det heftigt at have en rigtig flyvemaskine at arbejde med. Vi har instrumenteret flyet, så vi kan se data for højderor og flaps-indstilling og det kan man anvende for at udregne flere forskellige ting. Eleverne skal også prøve at gøre masse og balancer-beregninger”, forklarer Ulf

”Flyet er også monteret med en række punkter. Det er ikke sensorer, men derimod punkter så vi kan 3D-scanne flyet. Jeg vil have en digital model af flyet, så vi kan regne på aeroelasticitet og flutter.”, siger Ulf.

Aeroelasticitet er samspillet mellem aerodynamiske kræfter og den strukturelle fleksibilitet af flykonstruktioner.

”Strukturelle vibrationer kan forstærkes af de aerodynamiske kræfter og føre til flutter og ultimativt havari. Så det er vigtigt at demonstrere gennem eksperimenter og analyser, at enhver aeroelastisk ustabilitet ikke vil forekomme i normale flyveoperationer”, forklarer Ulf.

”Men de fleste folk vil sandsynligvis blive overrasket over hvor små sikkerhedsmarginerne er for de fleste passagerfly, som man regelmæssigt flyver med”, har Ulf tidligere forklaret i en artikel til KTH-magasinet.

At det stemmer, ser man også på de havariudredninger som Ulf har deltaget i gennem sin specialviden i aeroelasticitet. Senest bl.a. en hændelse på Göteborg Landvetter i 2016, hvor en Avro 146 fik flutter i kontrolsystemet efter start. Det viste sig, at flyet ikke var blevet ordentligt de-iced før start, og at kontrolsystemet var meget sensitivt overfor vægten af den ekstra is på rorfladerne (mass balance). Trods voldsom flutter lykkedes det crewet at reducere hastigheden og lande uden skader.

”Flyvning er jo i bund og grund en meget farlig form for transport. Men fordi vi er meget omhyggelige med at analyse og tests, når vi designer og flyver nye fly samt at vi meget nøje undersøger havarier for at lære og forbedre os, så lykkes det faktisk med at gøre flyvning meget sikker”, slutter han.

En stor del af Ulf’s arbejde går ud på at designe og bygge modeller til test i vindtunneler, bl.a. tests i Transsonic Dynamics Tunnel (TDT) hos NASA Langley i USA. (Foto: KTH)

Fakta på Windex
Spændvidde 12,1 m
Længde 4,92 m
Vingeareal 7,41 m2
Tomvægt 210 kg
Max vægt 310 Kg (Aerobatic)
330 Kg (Ikke Aerobatic)
Motor König 3 cyl. 2 stroke, 21hp
Fuel tank 2 x 15 liter (vingetank) + 4 liter fuselage
Va 220 km/h
Vne 300 km/h
Bedste glidetal 36 ved 100 km/t
Max G –load +9/-7

Mere info på Windex
https://en.wikipedia.org/wiki/Radab_Windex