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Neuer Rumpf für den Callistic

Bernhard Erdt

Mit meinem 2-Achs-Elektrosegler Callistic von Höllein bin ich hoch zufrieden Ein "Obenbleiber vor dem Herrn", nur mein kleiner Dauerflieger "Colibri" kann da mithalten. Der ist aber nicht wirklich alltagstauglich! Ja, klar, wer das Bild aufmerksam studiert, weiß Bescheid, ich konnte wieder mal nicht serienmäßig bauen. Meine Fläche ist einteilig und hat 202 cm statt 190 cm Spannweite, weil sie auf beiden Seiten eine Rippe mehr hat. Alles, was nach Metall oder Buche roch, habe ich durch CfK ersetzt! Einzig die Steigrate des Callistic ist mit ca. 50° nicht so üppig und die Flugstabilität durch das (bei mir möglicherweise zu lange) CfK-Heckrohr nicht berauschend: Einmal zu stark gedrückt, geht er steil abwärts und ist nur mit viel Fingerspitzengefühl wieder zu fangen. EWD und Schwerpunkt stimmen, aber das Heck ist zu weich, es biegt sich deutlich durch!

Dem will ich mit dem Bau eines Balsarumpfs mit CfK-Streifenverstärkung begegnen. Schlanker und leichter soll er werden und die doppelte Antriebsleistung beherbergen. CfK-Streifen habe ich aus meinem simplen Versuch mit Kohlefaserrovings genügend:http://www.rc-network.de/forum/showthread.php?t=95582

Als Höhenleitwerk nehme ich das aus dem Bausatz übrig gebliebene, alternative Leitwerk. Das etwas leichtere V-Leitwerk des Bausatzes habe ich ja leider schon gebaut. Das Kreuzleitwerk bekommt zur Versteifung CfK-Streifen beidseits des Ruderspalts.

Zuerst brauche ich immer eine Berechnung oder ein Konzept, sonst muss ich zu viele Ideen im Kopf behalten und das behindert meine Kreativität (…der Kopf ist zum Denken da, nicht zum Speichern!). Böse Zungen behaupten auch, mein Gedächtnis wäre einfach zu schlecht. Eine kurze Berechnung der Schwerpunktanteile erleichtert auf jeden Fall die Erstellung der Zeichnung (Bauplan). Also habe ich alle Komponenten (Motor, Regler, Akku, Servos, Empfänger, Leitwerk, Rumpf vorn und hinten) gewogen bzw. geschätzt und mit den geplanten Abständen zum Schwerpunkt multipliziert, so dass ich für Heck und Bug gleiche Drehmomentanteile habe. Die Zielwertsuche einer Tabellenkalkulation (z. B. Excel) ist dabei eine tolle Hilfe (Akku verschieben usw.)!

Als Antrieb habe ich statt des Robbe Roxxy 2827-34 mit 11x6 Aeronaut CamCarbon- Luftschraube einen Hacker B20-12L mit Maxxon 4:1 Getriebe und 11x4 Aeronaut CamCarbon-Luftschraube vorgesehen. (Bild 05) Die Leistung steigt dabei von 79 W auf 207 W, wobei aufgrund des deutlich gesteigerten Wirkungsgrads der Strom „nur“ von 10 A auf 23 A steigt.

Mein Konzept besteht aus 10 Spanten, mit Nadeln auf einer primitiven Helling aus Balsaklötzchen fixiert, die direkt auf dem Plan gebaut wurde. Die Spanten werden mit je einem Streifen CfK an allen vier Seiten verbunden werden. Zum Schluss wird alles mit 1 mm-Balsaholz beplankt. Leider sollte sich zeigen, dass, wie so oft bei verlockend einfachen Ideen, der Teufel im Detail steckt!

Sämtliche Komponenten sollen gerade eben noch durch die entsprechenden Spanten passen und so nah wie möglich beieinander sitzen, also müssen sie vermessen und gezeichnet werden! Das gilt natürlich auch für das Kreuzleitwerk und die weiterhin benutzte Fläche des Callistics.

Klicken für grosse Zeichnung

Beim Zeichnen lässt die erste Überraschung nicht lange auf sich warten: Wenn der Motorspant nur 19 mm Durchmesser hat, woher bekomme ich dann ein Mittelteil für die Klappluftschraube von ca. 26 mm Breite? Da so etwas überhaupt nicht handelsüblich ist, habe ich mal mit meinem Sohn darüber diskutiert. Für ihn war die Lösung klar: Ich frage mal meinen Ausbilder, ob ich dir das in ein paar Mittagspausen auf der CNC-Fräse schnitzen darf! 10 Tage später war ich im Besitz eines hochpräzisen, hochglanzpolierten Mittelteils, genau nach meinen Wünschen! Da war das Lob groß!
Einen Spinner mit 19 mm Durchmesser habe ich auch noch nie gesehen. Also wurde eine Grundplatte aus 0,6 mm Sperrholz gesägt und mit einer 3 mm Bohrung für die Achse versehen. Das Mittelteil wird darauf gesetzt und das Ganze mit Balsastücken umbaut. Drei Bohrungen ins Balsa für die Madenschrauben und die Hauptbohrung im Mittelstück sollte man nicht vergessen! Das Mittelteil kommt raus, eine 3 mm Achse hinein, diese wird mit ein bisschen Sekundenkleber fixiert und ab damit in die Bohrmaschine. Die Formgebung mit dem Schleifklotz kann man freihändig schaffen, etwas Farbe drauf, fertig!

Wenn so ein Bauplan vollendet ist, staune ich immer wieder, wieviel Zeit dafür erforderlich ist, wenn man Laie ist, nur selten damit arbeitet und sich keiner Kollegentipps erfreuen kann.
Immerhin ist etwas Zeit einzusparen, wenn man alle Spanten ausdruckt, auf Sperrholz klebt und direkt mit der Dekupiersäge aussägt (nacharbeiten mit Schleifklotz und Feile). Die Helling wird einfach auf dem Plan mit Klötzchen aufgebaut. Der Ausdruck auf DIN A4-Blätter ist kein Problem, CAD- Programme drucken in der Regel Schnittmarken zum Zusammenfügen mit aus und eine Mittellinie zum Ausrichten darf sowieso nicht fehlen. Der Zugriff auf einen professionellen A0-Drucker ist natürlich ideal!

Je nachdem wie eng der Rumpf ist, empfiehlt es sich, zumindest den Motor mit Regler vor dem Aufbringen der Streifen in die Spanten einzubauen. Den Empfänger und die Servos mit Brett bekommt man auch später noch hinein (und ggf. auch heraus).

Der planmäßige Aufbau ist schnell erstellt.

Da mir das Gebilde aus Spanten und vier (vorne fünf) CfK-Streifen etwas zu labil erschien, habe ich noch drei Streifen hinzugefügt, bei der Rumpföffnung unter der Fläche sogar fünf!

Das Beplanken mit 1 mm-Balsa geht recht einfach, wenn man das Balsaholz auf der Außenseite reichlich befeuchtet. Geklebt wird mit Sekundenkleber und/oder PU-Leim. Am PU-Leim gefällt mir seine Eigenschaft des Aufschäumens. Kleine Spalten z. B. zwischen den CfK-Streifen und der Beplankung werden so wirksam überbrückt, dies erhöht die Verdrehsteifigkeit (oder sagt man korrekt Torsionsbelastbarkeit?) enorm!
Ich gehe zunehmend dazu über, reichlich Tesafilm statt vieler Klemmzwingen zu benutzen. Man erhält keine Druckstellen und eine gute Anpassung an die Rundungen der Spanten.

Nach dem Beplanken folgt die mühsame Arbeit des Verschleifens. Wer zu viel Kleber benutzt hat, muss sofort Buße tun. Einzig Holzleim (Ponal) ist hier weniger kritisch. Nun gut, Epoxi-Feinspachtel (wer hat sich bloß dieses abschreckende Pi mal Daumen- Mischungsverhältnis ausgedacht?) oder „Balsa-like“-Leichtspachtel (hoffentlich hält er auf den Klebestellen!) sind die Alternativen zur Glättung (bitte bessere Vorschläge dringend an meine PN oder E-Mail!). Auf alle Fälle ist der Rumpf jetzt enorm steif gegen Biegelast und Torsionslast!

Es fehlt noch die Flächenbefestigung! Im Hauptspant ist die Aufnahme für die Fläche vorgesehen und wurde mit diversen Schlüsselfeilen nachgearbeitet (siehe Fotos). Hinten wird nach Plan (EWD!) ein 1 mm Sperrholzbrett (mit 2 mm Balsa unterfüttert) eingeleimt. Es erfolgt eine erste Kontrolle mittels Seil, ob die Fläche rechtwinklig zum Rumpf und parallel zum Höhenleitwerk (mit dem entfernten und „geeichten“ Auge) ausgerichtet werden kann. Wenn nicht, dann ist Nacharbeit nötig, wenn doch, dann wird Epoxidharz angerührt.

Ich verwende 30 Minuten-Epoxidharz, mit etwas Microballons und viel feinst gehäckselter Kohlefaser (macht schwarz und gibt viel Festigkeit) gemischt. Dies gebe ich auf die Platte für die Endleiste (das Anritzen mit dem Technikerskalpell bitte nicht vergessen!) und schnüre die Fläche darauf mit Tesafilm fest. Die Überprüfung mittels Seil und „geeichtem Auge“ kann man dann noch in Ruhe einfließen lassen. Die Fläche und alles Weitere wird natürlich mit Tesafilm gegen Verklebung geschützt. Ach so, mit Tesafilm meine ich natürlich einen x-beliebigen Klarsichtfilm mit Klebeschicht. Obwohl, bei Ruderscharnieren rate ich mittlerweile von allem Anderen ab, insbesondere von dem speziellen, kostbaren Ruderscharnierklebeband einiger renommierter Anbieter, das mich schon beinahe einen Flieger gekostet hat (wie gutgläubig man doch als Anfänger sein kann!)!

Wenn alles abgebunden hat, werden durch die Bohrungen in der Endleiste der Fläche die Gewinde vorgebohrt und nach Abnehmen der Fläche fertig gebohrt. Das Gewinde wird mit Sekundenkleber (dünnflüssig!) getränkt und nach der Aushärtung nachgeschnitten.
Prima, jetzt ist es der rechte Zeitpunkt, die Schwerpunktberechnung zu “verifizieren“!
Oh weh, der Flieger ist kolossal hecklastig! Eine Verschiebung des Akkus soweit wie möglich nach vorn konnte daran gar nichts ändern! Wie konnte das passieren? Hm, zunächst mal sind meine CfK-Streifen furchtbar laienhaft „zusammen geschustert“ worden. Mit sparsamem Harzeinsatz (abtupfen) und dem richtigem Anpressdruck (Schraubzwingen) hätten sie sicherlich den halben Harzanteil und demzufolge viel weniger Gewicht. Die Schubstangen der Ruder (d. h. die 0,8 mm dicken Seelen im Bowdenzug) musste ich von CfK auf abgewinkelte Stahldrähte umstellen. Der Platz im Rumpf für die Servos war für andere Lösungen einfach viel zu knapp. Meine Bedenken beim Rohbau (Torsionsfestigkeit ohne Beplankung) und die folgende Nachbesserung haben sicherlich zu übertriebener Verstärkung geführt, wie der extrem steife Rumpf zeigt. Der großzügige Einsatz von PU-Leim bei dieser Aktion war sicher auch nicht unbedingt Leichtbau in Perfektion!

Also wird die Befestigung des Leitwerks soweit wie möglich von gut gemeinter Überdimensionierung befreit (wegschleifen/fräsen), und die Beplankung wird ebenfalls nochmal dünner geschliffen. Wie befürchtet, verbessert das die Situation nur minimal.
Was nun? Die Verschrottung des Rumpfs kommt nicht in Frage, zu viele Arbeitsstunden sind bereits investiert! Den Hauptspant hatte ich als Vorsichtsmaßnahme doppelt ausgeführt. Den könnte ich splitten! Also trenne ich ihn mitsamt dem restlichen Rumpf nach sehr reiflicher Überlegung durch. Eine Überschlagsrechnung ergibt eine notwendige Verlängerung des Rumpfs um ca. 65 mm. 60 mm geben auch die Reglerkabel noch her. Also ist die Entscheidung klar: Der Rumpf wird vorne um ganze 60 mm(!) verlängert! Zwischen den Spanten und der Beplankung wird mit dem „Dremel“ (keine Werbung, ich habe nur eine billige „Aldi- Kopie“) und einem dünnen Fräser für die CfK-Verbinder Platz geschaffen und auf den Spanten die Hälfte der Beplankung weggeschliffen, damit das 1 mm Beplankungsbalsa wieder gut Platz findet (Torsionsbelastbarkeit!). Zur Montage wird die Helling an die Modifikation angepasst und dafür der Plan korrigiert und neu ausgedruckt (das ist mit dem A0-Drucker einfach bequemer).

Klicken für große Zeichnung

Leider musste ich zu meiner großen Freude feststellen, dass der Schwerpunkt immer noch nicht ganz erreicht wird…! Jetzt hilft nur noch das verpönte Blei! Wenn schon Blei, dann so weit wie möglich nach vorne, deshalb muss zuerst der Superleichtspinner herhalten.

Die vom in-Form-Schleifen vorhandene 3 mm-Bohrung bis in die Spitze des Spinners wird mit sechs Bleikugeln gefüllt, vier weitere Bohrungen in den Aussparungen des Mittelstücks nehmen insgesamt nochmal acht Kugeln auf. Leider reicht das immer noch nicht, deshalb wird der Motorspant mit Blei aufgedoppelt, und schon passt der Schwerpunkt, fast. Da ich gern mit einem weit zurückliegenden Schwerpunkt fliege, wurde nur noch etwas „Erstflugblei“ mit Klarsichtklebeband unter dem Motor an den Rumpf geklebt, so dass der Schwerpunkt dem im Plan entspricht.
Der Rumpf wird mit weißer Oracover-Folie bebügelt und erhält eine angedeutete Cockpithaube aus schwarzer Folie.

Das Gesamtgewicht des Modells ist leider durch den neuen Rumpf um 35 g auf 595 g angestiegen. Also ist das Ziel, weniger Gewicht bei höherer Steifigkeit und Antriebsleistung zu erhalten, nicht erreicht. 11 g Mehrgewicht steuert bereits der Antrieb bei, der Regler (war halt schon vorhanden) nochmals 17 g. Die stärkeren Servos (waren vorhanden, wirklich nötig?) bringen 7 g mehr auf die Waage, die Schubstangen 2 g. Das Mittelstück wiegt 1 g weniger, die Luftschrauben wiegen gleich viel.
Der Rumpf ist also nur ca.1 g leichter als der serienmäßige Rumpf. Eigentlich enttäuschend, aber das Potential ist deutlich sichtbar: Weniger CfK-Streifen (somit weniger Leim) mit geringem Harzanteil, ein leichtes (Pendel-V-) Leitwerk in Rippenbauweise auf CfK-Rohrträger, etwas mehr Platz (CfK-Schubstangen) für die (4 g!) Servos, ein leichterer Regler und Platz für die Akkus vor der Fläche (keine Rumpfverlängerung, aber dafür eine Cockpithaubenöffnung und einen breiteren Rumpf) könnten eine Gewichtsersparnis von geschätzten 50 g – 60 g ergeben. Leider wird man diese Optimierung bei der Anzahl der Variablen sicher nicht in einem Schritt erreichen, denn auch die Flugerprobung steht noch aus!
Immerhin, in der Draufsicht wird jetzt deutlich, dass der Rumpf, wie gewünscht, extrem schlank geworden ist.

Der Reichweitentest ist in Ordnung. So, jetzt Erstflug mit dem neuen Rumpf! Die Steigrate ist ausreichend für einen Thermikschnüffler, Motor aus, Gleitflug. Einen Klick nach links trimmen, passt! EWD und Schwerpunkt passen auch. Die Sinkrate ist klein und sogar gegen den aufkommenden Wind setzt er sich erstaunlich gut durch, denn die Grundgeschwindigkeit ist durch den schmalen Rumpf und die etwas verringerte EWD deutlich gestiegen. Der etwas fummelige Akkuwechsel stört bei Flugzeiten von 40 min. ohne Thermik auch nicht wirklich. Also, trotz des eingeschränkten Bauerfolgs eine gelungene Variante zum bisherigen Rumpf!

 

Stand: 18.06.2009