JAI-4 “Iskra”

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JAI-4 “Iskra”
Información sobre la plantilla
JAI4.jpg
La foto muestra con claridad la instalación del motor en estrella M-11 en el JAI-4.
TipoAvión experimental
País de origenBandera de la Unión de Repúblicas Socialistas Soviéticas Unión Soviética
Otros nombresOsoaviajimoviets Ukraini
Historia de producción
FabricanteJAI/Fábrica de Aviación de Járkov
Diseñado porAlexandr Alexeyevich Lazariev, Pavel Georgievich Bening y A. A. Krol
Producción1934
N.º construidos1
Historia de servicio
Primer vueloverano de 1934

JAI-4 o “Iskra” o "Осоавиахимовец Украины" (en ruso: ХАИ-4 («Искра», "Осоавиахимовец Украины")) – Modelo experimental de avión ligero sin cola dotado de motor M-11 en configuración impulsora. Los vuelos de prueba demostraron que el concepto era factible, pero necesitaba aún de mucho trabajo para lograr un avión útil.


Historia

En enero de 1932 la cátedra de construcción de aviones del JAI comenzó por iniciativa propia el desarrollo de aviones en configuración de ala voladora sin cola. El jefe de la cátedra I. G. Nieman consideraba este esquema perspectivo desde el punto de vista de la aerodinámica y una buena base para estudios de profundidad.

Como constructor principal del grupo fue invitado Pavel Georgievich Bening, uno de los ingenieros del buró de construcciones de K. A. Kalinin. El grupo fue reforzado con la adición de A. A. Krol, Alexandr Alexeyevich Lazariev y Serguei Ivánovich Kuzmin.

En enero de 1933 comenzó el trabajo de diseño de un avión experimental con esquema de ala voladora. Los cálculos arrojaban que sólo por la ausencia de empenaje la resistencia aerodinámica debería decrecer en un 5%. Al diseñar el modelo los constructores decidieron abandonar el uso de un fuselaje de gran longitud, lo que obligó a implementar un ala en flecha con perfil de centro de presión permanente. Los extremos alares fueron dotados de superficies verticales con los timones de dirección.

Originalmente se decidió construir versiones no motorizadas con el objetivo de probar el esquema. En paralelo con la proyección y construcción de los planeadores experimentales “Osoaviajimoviets JAI” y “P. P. Postyshev” comenzó el trabajo sobre el avión experimental triplaza que fue denominado JAI-4 “Iskra” o “Osoaviajimoviets Ukraini” para destacar la participación de esta sociedad en el financiamiento del desarrollo del proyecto. Con la experiencia acumulada, en el verano de 1934 los ingenieros A. A. Lazariev, N. G. Bening y A. A. Krol terminaron el trabajo sobre el nuevo avión experimental de diseño original. Manteniendo la estructura del modelo sin motor, este nuevo aparato se diferenciaba sustancialmente de todos los modelos de aviones anteriormente construidos en el país.

Descripción

Tres vistas del avión ligero JAI-4 “Iskra”.

El “Iskra” fue concebido como avión monoplano triplaza de ala baja sin cola con un motor Shvietsov M-11 de 100 hp en configuración impulsora, ubicado detrás de la cabina para los tripulantes y configuración alar en flecha.

La construcción era de madera con recubrimiento de tejido. El fuselaje presentó estructura semimonocoque con laterales rectos y superficie superior curva y se desarrollaba sobre los largueros del centroplano. Dentro del fuselaje se ubicaban las cabinas de pilotaje y de los tripulantes.

El ala, integrada con el fuselaje, presentaba forma trapezoidal con aflechamiento de 22º en el borde de ataque y 11º en el de fuga, caracterizándose además por un ligero diedro positivo. Como perfil fue seleccionado el M-11 con línea central en S invertida, capaz de garantizar un centro de presión permanente.

La construcción alar era en madera y contaba con dos largueros tipo cajuela, que atravesaban todo el fuselaje. El recubrimiento era de contrachapado recubierto de tejido y lacado para darle terminación.

El borde de fuga era totalmente móvil y se dividía en cuatro secciones. Los alerones, de tipo normal, se ubicaban en el 65% de la envergadura y entre ellos se situaron los elevones. Los extremos alares terminaban en empenajes a los que se fijaban los timones de dirección. Estos se construyeron en madera de forma integral con el ala y con recubrimiento de contrachapado. En la parte inferior del empenaje se instalaron los soportes fijados a los largueros. Los timones de dirección se cubrieron de tejido. Como rasgo destacable cabe señalar que los empenajes se ubicaron con cierto ángulo con respecto a la vertical y se encontraban ligeramente hacia adentro. Esta configuración, segú la opinión de sus autores generaba un efecto de empuje y permitía disminuir la resistencia inductiva del ala. La calidad alar con esta innovación se incrementaba en 8% en relación a un ala convencional. En paralelo la capacidad de sustentación crecía en un 7%.

Como característica destacable cabe señalar que el JAI-4 fue, junto al SAM-13 de Moscaliov, el primer modelo con tren triciclo diseñado y construido en la URSS. Los aterrizadores eran cortos. Las ruedas delantera s presentaba balón de goma y la trasera eran de madera. La rueda trasera era orientable y las principales se hallaban unidas mediente un enlace hidráulico, de manera que, en caso de que una se descompensara, la otra reaccionara intentando resolver la situación. Esta innovación permitía al JAI-4 comenzar el despegue con ángulo de ataque 0º e irlo incrementando paulatinamente, lo que recortaba la carrera de despegue. Este sistema hidráulico permitía además la retracción de los aterrizadores principales.

La planta motriz seleccionada fue el motor de cinco cilindros Shvietsov M-11 de 100 hp moviendo una hélice de madera de dos aspas y 2,4 metros de diámetro en configuración impulsora. El paso de la hélice podía ser modificado en tierra. La bancada motriz desmontable fue construida de tubos de acero soldados en forma piramidal con una estructura anular al final, a la que se fijaba el motor. El sistema de combustible incorporaba tanques con capacidad para 4 horas de vuelo.

La cabina de la tripulación se ubicaba en la parte frontal del fuselaje y se cerraba mediante una cubierta transparente. La cabina para dos tripulantes, situada detrás, presentaba ventanillas a ambos lados.

El sistema de control de las superficies móviles era mediante cuerdas. Los timones de dirección eran operados por los pedales, los timones de profundidad y los alerones se operaban con la palanca de mando.

En el esquema constructivo del JAI-4 fueron empleados y probados muchos elementos, que serían más tarde instalados en el motoplaneador JAI-3

Pruebas de modelos

Con el objetivo de obtener las características aerodinámicas del futuro avión en mayo de 1933 se realizaron en el laboratorio aerodinámico del JAI una serie de soplados de modelos a escala reducida del modelo. Luego de validar la solución se procedió a comenzar la construcción.

Construcción

El JAI-4 fue construido en los Talleres de Reparación de Aviación de la GVF en Járkov (JARM), ubicados en Sokolniki y la financiación del proyecto fue asumida por el Comité Central de la Osoaviajim de Ucrania. La construcción y las pruebas de vuelo fueron encargadas a Alexandr Alexeyevich Lazariev.

Los autores del avión encontraron grandes dificultades durante la proyección debido a lo inacostumbrado del diseño. El avión estuvo finalmente listo para el verano de 1934.

Pruebas

A comienzos de junio de 1934 el avión fue sacado al aeródromo en Sokolniki y el 20 de junio el piloto probador B. N. Kudrin alzó por primera vez el vuelo. Inicialmente resultó difícil hacer despegar al avión. Durante la carrera y debido al momento de la hélice el aterrizador delantero se comprimía y el ángulo de ataque disminuía, resultando insuficiente. La efectividad del timón de profundidad se perdía y el avión no podía elevarse del suelo. Sólo al alcanzar los 180 km/h el aparato pudo alzar el vuelo.

En el aire el “Iskra” mostró problemas con el control de vuelo longitudinal y retrasos en la respuesta a la palanca de mandos debido a un gran momento de inercia provocado fundamentalmente por la gran cabina adelantada y la ubicación del motor. La trayectoria de vuelo resultó ondulada. Se apreció también falta de estabilidad longitudinal debido a que las superficies verticales se encontraban fuera de la acción de la hélice.

Durante el vuelo se alcanzó una altura de unos 600 metros. El bajo techo estuvo motivado por el escaso momento de picado de la hélice y la escasa efectividad de los elevones. El piloto se vio obligado a elevar el aparato manteniendo el bastón de mando en posición neutral.

Luego de 15 minutos de vuelo y de realizar dos círculos sobre el aeródromo el piloto decidió tomar tierra. El aterrizaje también fue dificultoso y sólo pudo lograrse a una alta velocidad con ángulo de ataque pequeño. El avión tomó tierra con brusquedad al cortar el motor a altura cercana a un metro. El tren de aterrizaje logró soportar el choque con el suelo.

Los problemas en el despegue fueron motivados fundamentalmente debido a la incvorrecta ubicación del motor en el alargado fuselaje, que generó un importante momento de inercia en relación al eje transversal. El comportamiento inestable del avión en el despegue y aterrizaje fue motivado también por la acci´ñon negativa de los elevones. Durante el despegue estas superficies se incinaban hacia arriba logrando en esta zona un perfil en S que conllevaba a la disminución de la sustentación. Durante el aterrizaje al inclinarse hacia abajo ocurría lo contrario, se incrementaba la sustentación y el avión tendía a elevarse.

Durante agosto de 1934 el piloto B. N. Kudrin ejecutó aún otros dos vuelos y luego las pruebas fueron continuadas por L. S. Ryzhkov. Las pruebas realizadas entre 1934 y 1935 permitieron definir los principales principios y bases para el vuelo de aviones en configuración de ala voladora sin cola.

Especificaciones Técnicas

  • Tipo: JAI-4 “Iskra”
  • Función: Avión ligero experimental
  • Año: 1934
  • Planta motriz: 1 motor de pistón Shvietsov M-11 de 100 hp
  • Acomodación: 2
  • DIMENSIONES
    • Envergadura: 2 m
    • Longitud: 4.7 m
    • Superficie alar: 21,24 m²
  • PESOS
    • Peso vacío: aprox. 600 kg
    • Peso máximo en despegue: 850 kg
  • PRESTACIONES
    • Velocidad máxima: 180 km/h
    • Velocidad de aterrizaje: 100 km/h

Fuentes

  • Шавров, В. Б. История конструкций самолетов в СССР. 1938-1950 : (материалы к истории самолетостроения) / В. Б. Шавров. - 2-е изд., испр. - М. : Машиностроение, 1988. - 568 с. : ил. С. 20, 44, 126-127, 498-499
  • К. С. Горбенко, Ю. В. Макаров. Самолеты строим сами - М. : Машиностроение, 1989. - 240 с. : ил. - С. 56-64.
  • Савин, В. С. Авиация в Украине : очерки истории - Х. : Основа, 1995. - 264 с. - С. 154-155
  • Беляев В. Новые бесхвостки / Самолет. – 1935. – № 1. – С. 15-16
  • Соболев, Д. А. История самолетов мира : [монография] / Д. А. Соболев. - М. : Русавиа, 2001. - 680 с. - С. 286
  • Набатов А. С. Крылья ХАИ. 1930-2005 : очерки истории / А. С. Набатов, А. Г. Гребенников. – Х., 2005. – 352 с.
  • Торбенко К. С., Макаров Ю. В. Самолеты строим сами
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  • ХАИ-4 Экспериментальный самолёт
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