Študenti UL FE soustvarjajo uspeh ekipe DBF Edvard Rusjan

Študenti Fakultete za elektrotehniko Univerze v Ljubljani (UL FE) so pomemben del ekipe DBF Edvard Rusjan, ki se na mednarodnem tekmovanju Design/Build/Fly vsako leto pomeri z več kot sto univerzitetnimi ekipami z vsega sveta. Njihovo znanje elektrotehnike je nepogrešljiv del razvoja, izdelave in testiranja tekmovalnega letala, ki je že trikrat osvojilo prvo mesto.

Ekipo DBF Edvard Rusjan sestavljajo študenti in študentke različnih področij – od strojništva in elektrotehnike do računalništva in drugih ved. Skupaj razvijajo, izdelujejo in preizkušajo radijsko vodena letala, s katerimi se udeležujejo prestižnega tekmovanja Design/Build/Fly v ZDA. Ekipa je poimenovana po slovenskem letalskem pionirju Edvardu Rusjanu, ki ga je pri snovanju prvih slovenskih letal vodila podobna radovednost in želja po napredku, kot danes študente žene pri njihovem delu.

Od ideje do tekmovalnega letala

Tekmovalna sezona se začne že septembra z objavo pravil in zahtev novega tekmovanja. Te so vsako leto drugačne in določajo letalske misije, ki jih morajo ekipe uspešno opraviti. Sledi večmesečni proces načrtovanja, simulacij, konstruiranja, izdelave in testiranja. Do konca februarja mora ekipa oddati obsežno tehnično poročilo, aprila pa se projekt zaključi z nastopom v ZDA.

Da lahko tako kompleksen projekt izvedejo, je ekipa organizirana v sedem podekip: simulacije in testiranje, aerodinamika, CAD, CAM, gradnja, elektronika, finance in odnosi z javnostjo. Proces se začne pri simulacijah, kjer ekipa analizira tekmovalne misije in preizkusi več kot milijon različnih konfiguracij. Na podlagi rezultatov določijo optimalno strategijo in osnovne karakteristike letala. Aerodinamiki nato zasnovo podrobneje razvijejo, študenti CAD pripravijo digitalni model, študenti CAM izdelajo potrebne komponente in kalupe, ekipa gradnje pa iz njih izdela fizično letalo.

Nepogrešljiva vloga elektrotehnike

Pomemben del razvoja prevzame podekipa elektronike, ki jo sestavljajo študenti UL FE. Njena naloga je zagotoviti, da električni in elektronski sistemi letala delujejo zanesljivo in so ustrezno pripravljeni na zahtevne pogoje tekmovalnega letenja. Tako izdelajo električne povezave za avioniko, ki vključujejo povezave servomotorjev za krmilne površine, senzorjev, glavnega motorja in baterije za radijski sprejemnik. Poskrbijo tudi za pogonski sklop, v katerega sodijo brezkrtačni AC-motor, elektronski regulator hitrosti oziroma ESC ter baterija, povezana prek 100-amperne varovalke. Vsi sistemi so nato vgrajeni v letalo in pripravljeni na testiranje ter letenje.

Delo študentov UL FE pa ni omejeno zgolj na povezovanje električnih komponent. V sodelovanju s podekipo simulacij izvajajo tudi meritve in testiranja, s katerimi preverjajo predpostavke simulacijskih modelov. Pomemben del njihovega dela je tako tudi pridobivanje eksperimentalnih podatkov, na podlagi katerih lahko ekipa sprejema boljše odločitve pri razvoju letala.

Meritve, ki odločajo o rezultatu

Dober primer pomena elektrotehniškega znanja je na letošnjem tekmovanju predstavljala tretja tekmovalna misija. Ta je zahtevala čim večje število krogov ob vleki čim daljše zastave. Ker daljša zastava pomeni večji zračni upor, s tem pa nižjo hitrost in manj opravljenih krogov, je ekipa morala najti optimalno razmerje med dolžino zastave in številom krogov.

Pri tem so študenti UL FE v sodelovanju s študenti Fakultete za strojništvo UL izvedli meritve različnih materialov za zastavo. V vetrovniku Aerodium v Logatcu so izmerili njihove koeficiente zračnega upora in primerjali sedem materialov enakih dimenzij. Rezultati meritev so ekipi omogočili izbiro materiala, ki je bil najprimernejši za tekmovalno uporabo.

Pomemben elektrotehniški izziv je predstavljala tudi poraba energije. Ker je bilo treba pri tretji misiji baterije potiskati do skrajnih meja, je podekipa elektronike izmerila vse tekmovalne baterije. Tako so pridobili podatke o njihovih krivuljah praznjenja in dejanskih kapacitetah. Ti podatki so ekipi pomagali pri odločanju med letom, hkrati pa so omogočili preverjanje simulacij in izbiro kombinacije dolžine zastave ter števila krogov, ki je zagotavljala čim več točk ob še varnem pristanku.

Od razvoja sistema do vloge na tekmovanju

Študenti elektrotehnike pri projektu prevzemajo tudi odgovorne vloge znotraj celotne ekipe. Vodja podekipe elektronike Viktor Primožič Gogala je poleg načrtovanja električnih povezav in izbire baterij vodil projekte, povezane z elektroniko, ki so izboljšali delo v delavnici in na testnih poletih. Na samem tekmovanju v ZDA pa je prevzel tudi vlogo pomočnika pilota oziroma spotterja: skrbel je, da je bilo letalo pred vsako misijo pripravljeno, med letom pa je pilotu pomagal pri orientaciji in spremljal porabo baterije.

Sodelovanje študentov UL FE tako presega klasično predstavo o »elektroniki v letalu«. Njihovo delo povezuje načrtovanje električnih sistemov, meritve, testiranje, obdelavo podatkov, validacijo simulacij in podporo pri izvedbi tekmovalnih misij.

Izkušnje, ki nastajajo zunaj predavalnice

Projekt DBF Edvard Rusjan študentom omogoča, da znanje, pridobljeno pri študiju, uporabijo pri razvoju kompleksnega delujočega sistema. Pri tem se srečajo tudi z izzivi, ki jih je mogoče rešiti le s sodelovanjem različnih strok. Letalo mora biti hkrati aerodinamično učinkovito, mehansko ustrezno, elektronsko zanesljivo in dovolj zmogljivo, da izpolni zahtevne tekmovalne naloge.

V sezoni 2024/25 je bila na primer tretja misija še posebej elektrotehniško obarvana. Zahtevala je lansiranje majhnega brezpilotnega jadralnega letala iz glavnega letala. Jadralnik je moral stabilno leteti, imeti utripajočo lučko in pristati na določenem območju, pri čemer je bila njegova masa eden ključnih dejavnikov. Podekipa elektronike je zato zasnovala lastno tiskano vezje krmilnika letenja, nanj namestila odprtokodni sistem ArduPilot ter ga skupaj z GPS-modulom, baterijo in servomotorjema vgradila v izjemno lahek sistem – celoten sklop je tehtal le 15 gramov.

Čeprav je neugodno vreme takrat preprečilo uspešno izvedbo misije, primer dobro pokaže širino znanja, ki ga študenti pridobivajo v ekipi – od načrtovanja elektronskega vezja in programiranja do integracije sistema in praktičnega testiranja.

Skupaj do svetovnega vrha

Delo študentov različnih fakultet je v zadnjih sezonah prineslo tudi izjemne rezultate. Ekipa je letos z letalom Brvinc osvojila svojo tretjo zmago na tekmovanju Design/Build/Fly in se ponovno povzpela v svetovni vrh univerzitetnih ekip. K uspehu so prispevali premišljena zasnova, optimizacija letala, zanesljivo delovanje ključnih podsistemov in skrbno pripravljena tekmovalna strategija.

Projekt DBF Edvard Rusjan tako ni le tekmovanje v izdelavi letala. Je okolje, v katerem študenti različnih strok svoje znanje povezujejo v delujoč sistem, se učijo od drugih in skozi več iteracij iščejo vedno boljše rešitve. Prav pri tem imajo študenti UL FE pomembno vlogo – njihove rešitve omogočajo, da letalo ne le poleti, temveč zanesljivo in učinkovito opravi zahtevne tekmovalne naloge.