just my two cents
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Hallo, ich möchte hier auch mal meinen Senf dazugeben.
1. Grundlagen
1.1 Werkstoff
-isotroper Werkstoff: besitzt in alle Raumrichtungen gleiche Eigenschaften.
-anisotroper Werkstoff: Eigenschaften abhänig von Belastungsrichtung (alle Faserverbundwerkstoffe, Holz, GFK, CFK...)
1.2 biegebeanspruchter Stab (Holmober- und untergurt)
Wird ein Stab an den Enden nach oben gebogen, so erfährt er auf der Oberseite Druckkräfte auf der Unterseite Zugkräfte. Die Verteilung der Kräfte ist werkstoffabhänig!
-isotrop: gleichgroße Druck- wie Zugkräfteverteilung.
-anisotrop (Holz): Die Fasern können höhere Zugkräfte aufnehmen als Durckkräfte.
Dies führt dazu, dass die neutrale Faser (unbelastet) sich aus der Mitte des Stabes verschiebt.
Bei Holz obere 2/3 Druckkräfte, unteres 1/3 Zugkräfte.
-iostrop UND anisotrop: die größten Kräfte laufen auf der Ober- und Unterseite!!!
-> Der Gurtquerschnitt, sollte liegend sein! Also ein Vierkant liegend einbauen, somit hat man die größten Flächen oben und unten (Kraftverteilung, -fluss).
1.2 Schubkräfte zwischen Ober- und Untergurt:
Zwischen den Gurten auftretende Kräfte (Schub) müssen abgefangen werden. Anschaulisches Beispiel: doppel T-Träger.
Da die Kräfte senkrecht laufen sollte die Faserrichtung des Holzes stehend sein.
Eine "Umleitung" der Schubkräfte über die Beplankung ist nicht möglich. Die Fasern der Beplankung liegen in Spannweitenrichtung. Die Schubkraft quer dazu!!!
Historisches Beispiel: früher waren Deltaflügel im Modellbau sehr beliebt, diese haben in der Mitte eine sehr hohe Bauhöhe. Wurde hier nicht verkastet, knickte der flügel in der Mitte. Grund: die Fasern der Rippen liegen quer zur Schubbeanspruchung, sie knikcten einfach seitlich weg.
-> stehende Verkastung, vor und hinter den Gurten. Eine Verkastung mittig zwischen den Gurten (doppel T) ist schwerer zu realisieren (Formschluss) außerdem reagieren Kleberverbingungen empfindlich auf reine Zugkräfte. Daher empfehle ich die Verkastung vorn und hinten (Kastenholm). Hier treten wieder Schubkräfte in der Verklebung auf (das können Kleber am besten). Außerdem werden die Gurte flankiert, die oberen 2/3 mit Druckkräften können nicht seitlich ausreißen/ ausweichen.
2. Belastungsfälle
2.1 generell
Im Flugzeugbau sind meist die Bodenmanöverlasten (Landen, Bremsen...) die größten Lasten auf die Flugzeugstruktur. Da gibt es sehr schöne Bilder dazu, diese sind leider geistiges Eigentum meiner Professoren oder von Airbus, das akzepiere ich und veröffentliche sei deshalb nicht. Leider, sie wären sehr anschaulich.
2.2Fahrwerk
Dieses sitzt beim Islander an den Motorgondeln. Die höchsten Kräfte werden bei der Landung auftreten. Diese muss der Flügel einleiten. Da das Hauptfahrwerk kurz hinter dem Schwerpunkt liegt, muss es den größten Anteil der Landelasten tragen (Gewicht des Rumpfes!!).
Beispiel: zwei Menschen tragen einen Balken. Tragen beide an den Enden, müssen sie die gleiche Last tragen, weil sie gleich weit vom Schwerpunkt entfernt sind. Ist Einer näher am Schwerpunkt, muss dieser mehr tragen als der Andere.)
-> große Kräfte durch Hauptfahrwerk im Flügel.
2.3 Aerodynamischelasten/ Manöverlasten
Ich gehe davon aus, dass diese nicht "dimensionierend" sind, da die Landelasten größer sind.
-> salop: "Hält der Flügel beim Landen, hält er in der Luft sowieso."
2.4 Trägheitslasten
Beim Landen wird sich ein schwerer Außenflügel stark nach unten biegen. Außerdem sind schwere Außenflügel schlecht im Flug (Richtungsstabilität etc.).
Hinzu kommt, dass die Fluglasten nach Außen hin abnehmen, also muss dort weniger stabil gebaut werden (weniger Verkastung).
-> ab den Motoren außen so leicht wie möglich!
3. Fazit
-Holmgurte: bitte mit leigendem Querschnitt und aus Hartholz, kein Balsa.
-Verkastung: bis zu den Motoren aus Sperrholz 1mm vor und hinter dem Gurt. Ab Motor 1,5mm Balsa vor und hinter dem Gurt. Äußeres Drittel des flügels nur vor dem Gurt 1,5mm.
4.Hinweis:
Das ist gewiss kein Leichtbau, aber da es sich um ein Motorflugzeug handelt und dazu noch die Fahrwerkslasten auftreten, ist die gefühlsmäßige "Auslegung" eher auf der sicheren Seite, alltagstauglich.
Das ist nur meine Ansicht, die ich versucht hab mit dem oben Stehendem zu begründen. So würde ich es machen, gewiss nich das "einzig Wahre".
Ich hoffe es war anschaulich genug, meine Absicht war es keinen Falls Leute zu verwirren oder zu verunsichern. War das der Fall, dann tut es mir leid. Ich finde eine Meinung gehört begründet, so kann man sie auch bewerten/ gewichten.
Natürlich ist das hier nicht vollkommen wissenschaftlich korrekt, zugunsten der Anschaulichkeit und weil ichs nicht besser kann.
So nun ist der "quik and dirty Post" zum Abschulss freigegeben.
Schönen Abend allerseits.
Max
Oh, ich sehe grade, dass es vollbeplankt sein soll, okay. Dann reichen wohl Balsaholme. Verkastung wie geschrieben!
Warum nun Balsa? Wie gesagt die Kräfte laufen auf den Oberflächen! In der vollflächigen Beplankung können diese sich schön verteilen.
Ich bin von der FMT Islander ausgegangen, die hat eine offene Rippenfläche. Verzeihung.
