CONCEPTOS DE DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DEL “PAMPERITO” 

Gran Campeón ULM 1986

Por Carlos A. Lorenzo

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MOTIVACIÓN:

Charlando durante el viaje de regreso en el coche de mi amigo Abel Alberto Bilbao, desde Junín (Bs. As.) de la “II Convención en Vuelo de la EAA argentina” (diciembre 1983), con mi hijo Pablo (de 16 años en ese momento y recién recibido de piloto de planeador), entusiasmado ante la posibilidad del vuelo recreativo que ofrecían los ULM, me propuso que construyéramos uno que fuese biplano y con “cabina abierta”. Recordé entonces que desde hacía unos 10 años tenía el juego de planos del Hovey Wing Ding, un pequeño biplano de madera, con un motor de 15 HP, que por aquellos años (1970) era denominado como “el avión más liviano del mundo”, ya que pesaba sólo 56 Kg (recordemos que en esa época todavía no existía la categoría ULM, dado que ellos se comenzaron a popularizar a partir de los ´80).

Inspirándome en él y respetando siempre sus dimensiones, proporciones y aspecto general, comencé a realizar numerosas alteraciones al diseño original, dado que daba la sensación de ser demasiado frágil.

 

LAS ALAS:

Lo primero que modifiqué fue la construcción de las alas, que en el “WD” eran en base a un bastidor de madera cuyos largueros correspondían al borde de ataque y de fuga (como fueron luego construídos los ULM de tubo y tela) y sus costillas eran conformadas con un tubo de aluminio de 10 mm de diámetro, curvado con la forma superior de un incierto perfil y “enchufados” en dicho bastidor. Los cuatro semiplanos estaban entelados  sólo en su extradós y carecían de alerones, por lo que el comando lateral se efectuaba “revirando” el par de alas del lado que se giraba. Mi primera meta fue elegir un perfil con características conocidas y ponerle un larguero principal  al 25% de la cuerda, al puro estilo “avión” (desde los siete años fui aeromodelista y pensé siempre en hacer un ala “tipo aeromodelo”). Así es que, luego de elegir el NACA 2412, ubiqué un larguero principal de Hemlock de 20 x 70 mm y uno secundario de 7 x 70 mm el cual, en el ala inferior sirve (como es común) para la fijación de las bisagras de los alerones. Con ambos largueros unidos con travesaños y diagonales de compresión, construimos un bastidor (Foto 1) donde luego fueron pegadas las costillas.

Foto 1: Bastidor estructural: formado por dos largeros, unidos con sus correspondientes travesaños y diagonales de compresión. Note los refuerzos semicirculares de terciada en las uniones y los taquitos de madera para aumentar el área de pegado

Para hacer las costillas, copié el sistema constructivo de las del “Sky Pup”, que son recortadas de una plancha de espuma rígida de poliuretano expandido de 20 mm de espesor, recubiertas en todo su perímetro (“cap-strip”) por una “lonja” de madera terciada de 1 mm (Foto 2), que le otorga una rigidez excepcional, amén de servir como superficie de pegado a la tela de recubrimiento.

Foto2: Se observan las costillas de poliuretano, recubiertas con el "cap strip" de terciada de 1mm. Note la terciada de refuerzo para tomar los herrajes de los montantes interalares (flecha).

Como no me gusta que el entelado “ondee” entre las costillas (sobre todo en el borde de ataque) y, principalmente, para que el perfil conserve su forma (y por ende su característica) en toda la envergadura, cubrimos el extradós hasta el larguero, con “placas” de poliuretano expandido de 20 mm (Foto 3), dándole forma posteriormente, con un taco largo de lija.

Foto 3: Recubrimiento del borde de ataque con placas de poliuretano, para conservar la característica del perfilen toda su envargadura, al evitar la ondulación del entelado sobre cada costilla. Note también los 8cm. que sobresalen los largeros.

La mayor envergadura  del ala superior fue decidida después que estuvieron construidos los cuatro semiplanos, dado que el área total era de sólo 8,60 m 2 y por ese entonces las reglamentaciones especificaban que la superficie alar para los ULM no debía ser menor de 10 m2. Si modificábamos las alas inferiores, nos resultaba más complicado por los alerones, entonces decidimos “serruchar” (literal y prácticamente) el borde marginal de las superiores  y agregarle (luego de asegurarnos que los largueros estaban súper dimensionados) 75 cm. más de envergadura, con lo que así llegamos a los 10,35 m2.

Para entelarlas utilizamos tela liviana de Dacrón de “Artisela”, con dos manos de dope diluido al 50%, una mano de dope pigmentado con aluminio (para la protección de los rayos UV) y dos manos de pintura blanca.

Todo el trabajo de entelado y endopado estuvo a cargo de Abel, mientras que la pintura fue obra de Enrique Figueroa, pintor de coches y piloto del Club. Los filetes de las alas fueron “inspirados” de los biplanos acrobáticos  “Christian Eagle” y la gama de colores de los camiones “Scania” (luego uno de ellos transportó nuestro Pamperito a la Convención de la EAA realizada en Mercedes).

 

LOS ALERONES:

Con el objetivo de no meter ningún comando de alerones dentro de las alas (evitando tener que hacer mecanismos internos y sus inevitables tapas de inspección), la toma de los mismos debía ser en la salida del fuselaje. Esto hace que el “guignol” (cuerno) del alerón se tenga que poner  en el nacimiento del mismo, lo que significa construir un alerón muy rígido torsionalmente, por lo que decidí hacerlo en base a un tubo de aluminio del largo del alerón (como los Flight Star o DP, entre otros). Las costillas de poliuretano van deslizadas en él y pegadas con resina epoxi, completando con una varilla de pino de 6 x 20 como borde de fuga y otra de borde de ataque (Foto 4).  Además lo hicimos tipo “Fowler”, para disminuir el efecto de la guiñada adversa.

Foto 4: Sistema constructivo de los alerones. El hueco que forma la falsa costilla, es para alojar una de las "bisagras" del aleron. Note el buje de teflón en el extremo, donde entrará un cañito del eje.

Un problema que para solucionarlo nos demandó mucho trabajo (con la “pensadera” y con las herramientas) fue el mecanismo para los alerones, dado que en un fuselaje tan angosto (sólo 16 cm.) no venía bien ninguno. Luego de pergeñar cuatro sistemas distintos (que ninguno terminaba de convencernos), Pablo vio los Falcon en la 6ª Convención en San Pedro de 1985 y dijo “Acá está la solución ideal”. Y le sacó fotos a todo el mecanismo, copiando fielmente (por aquello de: “Más vale copiar bien que diseñar mal”) el sistema de bastón de mando “articulado” y circuito de alerones.

 

EL FUSELAJE:

En cuanto al método constructivo del fuselaje no cambiamos nada, ya que era el clásico tipo cajón: los dos costados hechos con varilla de Hemlock de 13 x 13 mm., unidos ambos con travesaños y todo cubierto con terciada, en este caso utilizamos la náutica de cedro de 4 mm (Foto 5). Incluso conservamos su “ridícula” anchura de 16 cm. La única leve variación introducida fue en su forma, ya que corrimos el asiento unos 40 cm. hacia delante (aprovechando a su vez para reclinar un poco el respaldo, que era muy en ángulo recto), a fin de conservar la ubicación del Centro de Gravedad, compensando el mayor peso del motor que utilizaríamos, un Rotax 277.

Foto 5: Además de su forma constructiva, se observan los "largeros" simulados, metidos en los huecos del fuselaje. Se nota también los agujeros donde será "enchufado" el "boom" y el refuerzo primario del montaje del motor.

También mantuvimos el sistema de las tomas de ala al fuselaje, que nos pareció ingenioso, sencillo y sin herrajes. Simplemente consisten en dos huecos horizontales, donde son enchufados los largueros, que sobresalen 8 cm. de la costilla de raíz (obsérvelo en la Foto 3). Al tensar las riostras y rigidizar todo el sistema, los largueros superiores trabajan a la compresión, haciendo tope uno con otro, y a los inferiores, que trabajan a la tracción, las riostras de vuelo les impiden salirse fuera de sus huecos. Esto evita tener que hacer herrajes, economizando peso y tiempo.

El carenado fue un diseño de Pablo, que con alambre de construcción de 6 mm fue conformándolo a su gusto (Foto 6), haciendo las uniones con puntadas de eléctrica. Luego lo cubrió con alambre tejido de pajarera y sobre él, una capa de papel maché al que “revocó” con yeso. Una vez bien seco todo el molde y previa mano de desmoldante, le aplicó dos telas de fibra de vidrio de 220 gr. con resina poliéster, dejando preparadas las “solapas” de toma al fuselaje. Luego al molde lo fuimos rompiendo hacia adentro y lo extrajimos por atrás, quedando conformado el carenado. Por último, unas pocas horas de masilla y lija, lo dejaron listo para pintarlo.

Foto 6: Molde macho del carenado, hecho con varillas de hierro de 6mm, recubierto con alambre de pajarera. Sobre él irá una capa de papel maché, "revocada" con yeso. Luego 2 telas de fibra de vidrio con rexina poliéster. 

Los filetes que adornan la trompa y la palabra Pamperito fueron diseño y obra de otro amigo piloto del Club, Pablo Esteban Rubio.

 

 

 

 

 

 

 

EL GRUPO DE COLA:

Tanto el estabilizador como el timón del “WD” estaban construídos con una plancha de espuma de poliuretano de 12 mm, forrada con papel madera  y reforzadas en sus tomas al fuselaje, con planchas de terciada de 3 mm. Como tampoco nos inspiraba mucha confianza, hicimos una estructura clásica con largueros de Cedro seleccionado de 30 x 12 mm (desde que comprobé fehacientemente que el planeador ala volante Horten Clen Antú tenía sus inmensos largueros hechos con Cedro laminado, me dije: “¿Por qué no para el estabilizador del Pamperito?”) y costillas armadas del mismo material (Foto 7). Además, sugerido por Lorenzo Palazzo, le agregamos un 10% de superficie a la parte fija del estabilizador.

Foto 7: Se observa la construcción del grupo de cola, y sus pequeñas bisagras hechas con dos perfiles en "U" de aluminio extruido, uno dentro del otro.

Para simplificar la construcción de las costillas del grupo de cola, utilizamos un método ideado por Pablo, que consistió en cortar a lo largo por la mitad (con una sierra circular) una varilla de cedro de 6 x 15 mm, llegando hasta 2 cm. antes del extremo. Esa parte sin cortar la “pintamos” con epoxi para que no se raje y luego de su polimerizado, en el otro extremo, abrimos las  dos varillas hasta  la altura del larguero (30 mm) y le pusimos un travesaño de varilla de 6 x 6 mm  y al medio una “lonjita” de terciada de 1 mm (se pueden apreciar en la Foto 7), completando así las costillas del grupo de cola, sin “gastar” horas extras en hacer moldes.

EL TREN DE ATERRIZAJE:

El del “WD” era de madera laminada con forma semi circular, lo que significaba tener que hacer un molde para prensar entres sí las maderas del laminado. Simplemente hicimos unas clásicas patas triangulares de tubo de acero 4130 soldado, amortiguadas con “sandows” (Fig 8), y las ruedas de 30 x 10 cm. con frenos a patines de moto “Puma” alivianados por Abel, un trabajo de “preso” realizado con mucho esmero (y mucha lima).

Foto 8: Sistema de amortiguación por "sandows". Para compensar su largo brazo de palanca (tal vez demasiada trocha en relación a su envergadura), se requiere de muchas vueltas de elástico bien estirado, para que la suspensión no quede muy "flan".

AMIGO Y SOCIO:

Cuando ya teníamos armado el biplanito en “esqueleto” y hasta con su motor instalado, nos faltaba un “empujón” para comprar la tela el dope y las ruedas, por lo que decidimos incluir un tercer “socio”. Entonces entró al equipo mi amigo Abel Alberto Bilbao quien con el aporte de esos elementos y de su prolijo y “detalloso” trabajo, pudimos completar nuestro soñado Pamperito.

 

CARGA ESTÁTICA:

Para asegurarnos que el avioncito nos brindaría integridad estructural en vuelo (y tranquilidad mental a nosotros) le aplicamos (sugerida y calculada por mi amigo el Ing. Teo Altinger) una carga estática de 450 Kg (Foto 9) que equivalía a 3G positivos.

 

Foto 9: Carga estática: consistente en 80 adobones mendocinos de 6,800 kg cada uno, representa una carga positiva de 3 G (544 kg.). Al poder cargarlo armado, no solamente comprobamos la resistencia de los largeros sino también sus tomas al fuselaje.

Esta carga la soportó sin ningún inconveniente y, dado el aspecto de rigidez del conjunto (inherente a todos los biplanos al formar una “viga estructural” entre sus dos alas, cables y montantes), dio la sensación de poder “aguantar” un peso mucho mayor.

 

CENTRO DE GRAVEDAD:

Previo a efectuar el vuelo de prueba, necesitábamos tener una noción de la ubicación del CG. Para ello utilicé el método práctico del diseñador Bobby Baker para su ULM Supercat (Fig.10). Así pudimos constatar que el CG estaba en el rango de los valores aceptables, dentro de los dos extremos del peso de los pilotos que lo volarían: Abel 78 Kg y yo 65 (Pablo pesaba 69 Kg).

Figura 10

INSTRUMENTAL:

El tablero de instrumentos contaba con: un Velocímetro “Kollsman” (a succión) de 20 a 150 Km/h; un Altímetro “Kollsman” sensible, de una vuelta cada 1.000 m, ambos instrumentos eran de un planeador Grunau Baby III; una Brújula “Scott”, un cuentarrevoluciones “Starch” de 0 a 8.000 rpm; un Cuenta horas “Jaeger” para uso automotriz y posteriormente, le instalamos un instrumento combinado para temperatura de gases de escape (EGT) y temperatura de cabeza de cilindros (CHT), el cual considero imprescindible para detectar fallas y/o irregularidades en la marcha del motor.

El "PAMPERITO" en la convención realizada en 1986 en la ciudad de Mercedes

PRIMEROS VUELOS Y VIAJE A LA 5ª CONVENCIÓN EN VUELO:

El 30 de noviembre de 1.986, bien temprano, en un día calmo pero algo nublado, con la presencia de nosotros tres y mi amigo Mario Miguel Menéndez, decidimos comenzar con los “carreteos” previos a los vuelos de prueba. Luego de efectuarle un minucioso chequeo de todos sus componentes, comencé a realizarle “corridas” a lo largo de la pista de 1.200 m del Club de Planeadores Santa Rosa. Tuvimos que tensar y reforzar los “sandows” del tren y después de una nueva revisión general, y con la seguridad y tranquilidad que me brindaba conocer los dos aspectos más importantes de todo nuevo diseño: su resistencia estructural y la ubicación del CG, no aguanté más y dándole gradualmente acelerador “a fondo”, realicé satisfactoriamente el primer vuelo (de unos 15 min.), ante la inmensa alegría y demostraciones de júbilo de Pablo, Abel y Mario, y de experimentar la indescriptible felicidad de estar volando mi propia OBRA. Luego lo voló Abel otros 15 min. (Pablo no lo voló porque no estaba adaptado a aviones con tren convencional), y por la tarde hicimos algunos vuelo de demostración ante mis padres y esposa y socios del Club. Después vinieron dos días de mucho viento y el 3 de diciembre lo cargamos en un camión de la Empresa de transportes de mi amigo Diego Francisco Andrade, quien me lo llevó (y trajo) gratuitamente a Mercedes, para participara en al Convención de la EAA, en la cual experimentamos la alegría y orgullo de que nuestro Pamperito fuera galardonado como Gran Campeón entre los 18 ULM participantes de ese año.

 

TIEMPOS Y COSTOS:

La construcción del Pamperito nos demandó unas 1.100 h. de trabajo (muchas de “prueba y error”) a lo largo de 2 ½  años y un gasto total de U$S 1.790 (cuando el Rotax 277 estaba a U$S 1.090).

 

ESPECIFICACIONES Y PERFORMANCES DEL PROTOTIPO:

Envergadura ala sup.…….6,40 m

Envergadura ala inf.……..4,90 m

Área Alar……………….10,35 m2

Perfil alar………..NACA 2412

Peso Vacío……………….120 Kg

Carga Útil………………….90 Kg

Peso Máximo……………..210 Kg

Carga alar……………..….20,3 Kg/m2

Peso/Potencia……...………7,8 Kg/HP

Factor de Carga………+3  -2,5 G

Potencia……………………27 HP

Hélice……......Pignolo 53 x 32 “

Combustible………………..18 l

Velocidad N/exceder…......130 Km/h

Velocidad máxima……......110 Km/h

Velocidad crucero….…..…..90 Km/h

Velocidad de pérdida…........55 Km/h

Ascenso................................2,5 m/s

Autonomía.........................1:50 h.

 

POR QUÉ PAMPERITO:

El nombre nació en homenaje al Pampero, planeador tipo primario construído en Santa Rosa en 1.932 por un grupo de entusiastas el cual, según la historia (leer el libro de Atilio Sale “Aviones Argentinos” Pág. 49), fue el primer planeador construído por aficionados en la Argentina. La historia determinará si el Pamperito fue el primer avión ULM construído por aficionados en la provincia de La Pampa.

Foto tomada desde un planeador a 400 mts

 

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