3D-Gedrucktes Flugzeug – Fragen zur Umsetzung und der Aerodynamik

[Naitsabes]

aber Auftrieb sollte doch ohne Anstellwinkel gleich groß wie die Gewichtskraft sein, um es weder steigend noch sinkend in der Luft zu halten und der Anstellwinkel wird nur zum Sinken/Steigen benötigt, stimmt das so?

Stimmt so nicht. Wie ja schon geschrieben, gibt es es für jedes Profil einen optimalen Anstellwinkel oder besser Anstellwinkelbereich, in dem es effizient arbeitet. Auch beim Horizontalflug haben Flügel einen Anstellwinkel.

Ja SolidWorks ist primär ein Konstruktionsprogramm, aber es hat zahlreiche Addins und eben auch ein Simulations Tool für Fluide und man kann sich auch jegliche Kraft berechnen lassen und die Strömung animieren! Wieso sollte ich da auf FLZ Vortex umsteigen?

Ist gut, dass SolidWorks das kann (wusste ich gar nicht) und ohne Zweifel interessant und lehrreich. Allerdings ist eben die Frage, ob man mit den diversen Werten umzugehen weiß. Ein Flügel bestimmter Größe erzeugt bei einer gewissen Geschwindigkeit und Anstellwinkel einen bestimmten Auftrieb und ein bestimmtes Moment. Wie groß und in welchem Abstand und in welchem Winkel zum Flügel muss jetzt das Höhenruder sein, um ausreichend Längsstabilität zu gewährleisten? Bei einer anderen Geschwindigkeit und einem anderen Anstellwinkel sind Auftrieb und Moment wieder anders, reicht das Höhenruder auch hierfür aus?
Das dürfte man mit SolidWorks offenbar auch von Hand hinkriegen, indem man ein paar Werte herannimmt und rechnet.
Aber einfacher dürfte wohl sein, mal die Draufsicht deines Flugzeugs in FLZ Vortex einzugeben und zu sehen, ob das eine längsstabile Kombination von Flügel und Höhenruder ist, und gegebenenfalls abzuändern. Zugleich sagt dir Vortex, bei welchem Anstellwinkel dein Flügel mit diesem Profil und diesem Gewicht eine bestimmte Geschwindigkeit hält.
Mit dieser Draufsicht und diesen Daten würd ich dann in SolidWorks weitermachen.


Grüße
Andi

 

[Naitsabes]

Zwangsläufig wird demnächst die Frage nach dem "richtigen" Profil für dein Projekt auftauchen.

Ein paar Überlegungen:

- Ein Profil, das alles kann - widerstandsarm und auftriebsstark und immun gegen zu hohe Anstellwinkel - gibt es nicht.

- Grundregel: Je auftriebsstärker ein Profil ist, desto größer ist seine Wölbung (oben rum stärker gekrümmt), desto höher sind seine Momente, desto größer ist sein Widerstand und desto größer muss das Höhenruder sein (bzw. desto weiter entfernt muss das Höhenruder vom Flügel sein, oder auch: desto größer muss die Einstellwinkeldifferenz sein).

- Wie gutmütig ein Profil auf zu hohe Anstellwinkel reagiert, ist nicht nur vom Profil allein abhängig, sondern auch davon, wie die Draufsicht des Flügels aussieht. Diesbezüglich ideal sind Rechteckflügel, das Gegenteil von ideal sind spitz zulaufende Flügel, da dann im Bereich des Randbogens eine im Vergleich zur Flügelwurzel weitaus geringere Rezahl herrscht, die die Leistung des Profils (aber auch seinen Widerstand) und somit auch den maximal verträglichen Anstellwinkel reduziert.


- Weitere Überlegungen sind Bauweise und eventuelle Einbauten im Flügel. Aus CFK lassen sich leichte, dünne Flügel bauen, in die u.U. nur mehr Microservos passen, für gleiche Stabilität müsste eine Balsabeplankung schon eine dickeres Profil haben. Was für einen gedruckten Flügel zutrifft, weiß ich leider nicht, aber hier würd ich mich ohnehin auf einen Holm verlassen. Der Drucker hat jedenfalls den Vorteil, jedwede Profilform mühelos fabrizieren zu können.



Grüße
Andi

 

[PLAne3D]

@Markus:

Also 8-12% Dicke in Relation zur Profiltiefe?

Gut, dann werde ich das momentan außer Acht lassen...


@Naitsabes:

Aber der Nullwinkel-Auftrieb sollte zumindest in der Größenordnung der Gewichtskraft liegen?

Jedoch kann man im FLZ Vortex leider den Rumpf nicht mit einbinden... und wenn ich die Geometrie schon exakt im SW habe, mache ich dort die genaue Simulation und evtl. eine Überprüfung mittels FLZ Vortex ...
Also eh wie du es beschrieben hast!

Ja wäre schön wenn es solch ein Profil gäbe, dann hätte man auch nur eines zur Auswahl

Dann würde sich für mein Modell ja eher ein nicht zu stark gewölbtes Profil eignen, da es einen geringeren Luftwiederstand hat?

Was habe rechteckige Flügelgrundrisse denn für Nachteile? (bis auf die Optik)

Der Form sind da nicht viele Grenzen gesetzt, dank 3D-Drucker

 

[MarkusN]

Also 8-12% Dicke in Relation zur Profiltiefe?

Ja.

Aber der Nullwinkel-Auftrieb sollte zumindest in der Größenordnung der Gewichtskraft liegen?

Nein, lös Dich von der Vorstellung. Wie oben geschrieben: Null-Anstellung und Nullauftriebswinkel haben keine Sonderstellung. Du ermittelst zuerst, welchen ca-Bereich Du für Deine Flugaufgabe benötigst, dann suchst Du ein Profil, das in dem Bereich gute Leistungen hat. An- und Einstellwinkel wird nachher gesteuert / eingestellt, wie es nötig ist, um dieses ca zu erfliegen.

Modellflieger reden gern von der EWD (EinstellWinkelDifferenz; wieviel mehr ist der Tragflügel angestellt als das Leitwerk). Wenn man davon ausgeht, dass das Leitwerk im Auslegungspunkt nicht viel Auf- oder Abtrieb liefert (stimmt nicht unbedingt, aber kommt nahe), dann ist der Tragflügel in dem Punkt um die EWD angestellt. EWD ist typisch 0.5° (für schnelle Auslegungen) über 1.5° (alround) bis 2.5..3° (Thermikflug).

Dann würde sich für mein Modell ja eher ein nicht zu stark gewölbtes Profil eignen, da es einen geringeren Luftwiederstand hat?

Kommt auf die Flugaufgabe an. Ein Profil für einen Alroundsegler ist typischerweise 1.5 bis eher 2% gewölbt. Wenn schwerer auch mal bis 3.5%. Bei hohen Wöbungen muss das Profil dann auch relativ dick sein, dass es bis zu niedrigen Auftriebswerten (Schnellflug) auch noch gut ist (an einem hochgewölbten, dünnen Profil reisst dann an der Unterseite die Strömung ab.)

Was habe rechteckige Flügelgrundrisse denn für Nachteile? (bis auf die Optik)

Hohen induzierten Widerstand. Das wirkt sich vor allem im Langsamflug, bei hohem Auftrieb aus. Die ideale Auftriebsverteilung (und damit auch der Grundriss) ist elliptisch. Für gutmütiges Abreissverhalten gern auch etwas überelliptisch (aussen fülliger.) Was Optik angeht: Zu deiner "Böser-Zweck-Drohne" passt ein Rechteckflügel optisch gar nicht schlecht.

 

[Naitsabes]

Aber der Nullwinkel-Auftrieb sollte zumindest in der Größenordnung der Gewichtskraft liegen?

Wird in der Praxis bei einem Flugzeug, das Lasten trägt, wohl nicht zu erreichen sein. Hätte auch keinen tieferen Sinn, das anzustreben, es sei denn, ein Profil hätte in diesem Bereich z.B. überragend niedrige Widerstandswerte.

Dann würde sich für mein Modell ja eher ein nicht zu stark gewölbtes Profil eignen, da es einen geringeren Luftwiederstand hat?

Kommt drauf an, was du willst
Ich bau z.B. Modelle nach Vorbild. Flügeldraufsicht ist somit schon mal vorgegeben. Dann such ich nach einem Profil, das zumindest mit Abstand gesehen irgendwie dem Original ähnlich sieht. Je nach Flügeldraufsicht kommt dann eine Profilkombination/Schränkung zum Einsatz, die für eine sinnvolle Auftriebsverteilung entlang der Spannweite sorgt, und für akzeptable Mindestgeschwindigkeiten. Dann nehm ich, sollten mehrere Profile in Frage kommen, jenes, das bei der erwarteten Rezahl im Langsamflug den meisten Anstellwinkel verträgt. Diese Eigenschaft hat für das, was ich will, jedenfalls Vorrang vor Widerstandsbeiwerten. Die möglicherweise höheren Widerstände interessieren mich schlicht nicht, dieses Problem wird durch die Verbrennung von Methanol oder durch Freisetzung von Elektronen in Kupferwicklungen gelöst.

Hast du z.B. das Ziel, eine möglichst lange Flugzeit zu erreichen, wäre natürlich eine andere Gewichtung sinnvoll. Ist das Ziel eine niedrige Geschwindigkeit trotz hoher Zuladung, wird man um eine höhere Wölbung nicht herumkommen, um den Preis, dass im Schnellflug der Akku eben schneller leerer wird. Legt man das Modell eher für höhere Geschwindigkeiten aus, handelt man sich wieder flottere Mindestgeschwindigkeiten ein.
Der Rechteckflügel hat für deinen Anwendungszweck keinen Nachteil. Nachteile wären im Vergleich zum Trapezflügel etwas mehr Widerstand, eine geringere Rollrate.

Grüße
Andi

 

[PLAne3D]

@Markus:

Ok, danke!

Gut, muss mich wohl wirklich von dieser Vorstellung lösen ...

Danke für die Info!

Elliptisch kann ich mir bei Tragflächen-Grundrissen etwas schwer vorstellen.


@Naitsabes:

Ok, verstehe!

Wenn man ein gewisses Vorbild hat, erleichtert es einem sicher viel..

Da sollte ich mir langsam überlegen welchen Arbeitspunkt ich gerne hätte ... vermutlich wären eine lange Akkulaufzeit und ein höheres Zusatzgewicht ideal.

 

[PLAne3D]

Ich habe mich gerade hingesetzt und einen ersten Entwurf per Bleistiftzeichung gemacht.
Ist jetzt nicht gerade eine zeichnerische Meisterleistung, aber ich hoffe man erkennt wie es irgendwann mal aussehen sollte



Kurze Beschreibung zur Skizze:

• Der Motor sitzt oben in einer aerodynamischen "Gondel" wie bei der EMT Luna
• Das Leitwerk besteht aus einem Höhenleitwerk mit einem Doppelten Seitenleitwerk an den Enden (weniger Platzbedarf in der Höhe, keine aerodynamische Abschattung durch den Motor, bessere Optik; Nachteil, zwei Seitenleitwerk-Servos)
• Fast rechteckiger Flächengrundriss und mittelgroßen Wingtips an den Spitzen
• Rumpfform unten abgeflacht (evenuell weiß) und oben abgerundet (eventuell schwarz) mit eckigem Übergang (wie beim MQ-1 Predator)
• Im vorderen Teil befindet sich ein Pilzförmiger Aufbau, welches das GPS-Modul (besseres DOP wenn Satellit am Horizont steht) und den 9-Achs Beschleunigungs-Sensor (vorallem das Magnetometer würde durch die Bordelektronik stark gestört werden) beinhaltet, wie bei einem Quadrocopter
• Davor befindet sich noch ein Staudruckrohr für den Differenzdrucksensor
• An der Unterseite des Flügels befinden sich die Antennen (in einem Kunststoffgehäuse) für die Telemetrie (eines davon ohne Funktion für die Symmetrie)

 

[MarkusN]

Ein paar Bemerkungen dazu:

Abschattung des SLW: Argument sticht hier z.T., da es ein Motorsegler sein soll. Sonst ordnet man das SLW gern im Propellerstrahl an, für gute Wirksamkeit bei geringen Geschwindigkeiten.
HLW und SLW scheinen mir so rein optisch etwas schmalbrüstig.
Das Prandtlrohr wird an der Stelle, wo Du es angeordnet hast, stark von Verdrängungsströmungen gestört; misst vermutlich zu hohe Geschwindigkeit. Übliche Positionen: an einer relativ langen Sonde vor der Nase oder aussen an einem Flügel vor der Nase. Nachteil: relativ exponiert wg. Hängenbleiben. Relativ weit vor der Motorgondel wäre auch eine Option. Wichtig ist ein möglichst grosser (v.a. seitlicher) Abstand zu Verdrängungskörpern.
Antennengehäuse: Als vorbildähnliche Spielerei? Bei einer gedruckten Zelle hast Du ja kaum mit wesentlicher Abschattung zu rechnen.

Zum elliptischen Flächengrundriss: Wird normalerweise über ein einfach- oder Mehrfachtrapez angenähert. Schon ein gut ausgelegtes Einfachtrapez kommt bis auf wenige Prozent and die Güte einer Ellipse heran.

 

[PLAne3D]

Hallo Markus,

ja die Leitwerke sind etwas zu dünn ausgefallen, werde ich dann natürlich etwas dicker machen! Sollte das Höhenruder eigenlich auch Auftrieb erzeugen, oder hat es nur ein symmetrisches Profil?

Das mit dem Staudruckrohr ist wirklich nicht so einfach: dort wo ich es jetzt platziert habe ist es wirklich etwas ungünstig, weiter vor wird auch nicht viel bringen, ein Rohr an der Spitze wird sich wsl. beim Landen in der Wiese stecken bleiben und beschödigt werden und an der Unterseite des Flügels passiert genau das Gleiche ...

Ja das Gehäuse für die Telemetrieantenne ist eher eine Spielerei und soll den Richtcharakter der Antenne noch etwas verbessern, die Umsetzung ist aber noch fraglich, weil ich dann die Empfängerplatine auch im Flugzeug platzieren müsste.

Was ist ein Mehrfachtrapez? Würde mein Flügelgrundriss also soweit passen oder sollen die Abschrägungen noch etwas stärker sein?


Ich habe heute meine Test-Flügel aus dem 3D-Drucker bekommen, das Ergebnis sieht schon relativ gut aus:




Eine Strebe wollte der Slicer nicht machen, aber dafür, dass alles auf mittlerer Qualität gedruckt wurde bin ich sehr zufrieden!
Das Testobjekt mit den Verstrebungen ist deutlich stabiler und verwindungssteifer in alle Richtungen!
Ein paar Eckdaten:

• Wandstärke: 0,5mm
• Verstrebung: 0,3mm (wurde aber durch Toleranzen auch mit ca. 0,5mm Stärke gedruckt)
• Tiefe: ca. 50mm
• Gewicht ohne Verstrebung: 1,55g
• Gewicht ohne Verstrebung: 3,17g

Wobei der Große Gewichtsunterschied auch durch die sehr kleinen Abmessungen verursacht sein könnte ...

An diesem kleinen Bötchen kann man sehen, was alles mit maximaler Qualität möglich ist:


Gesamtlänge ca. 6cm!

 

[MarkusN]

ja die Leitwerke sind etwas zu dünn ausgefallen, werde ich dann natürlich etwas dicker machen! Sollte das Höhenruder eigenlich auch Auftrieb erzeugen, oder hat es nur ein symmetrisches Profil?

Meinte eigentlich flächenmässig grösser (v.a tiefer). (Gewölbt) profiliert wird ein HLW IDR nicht. Wenn, ist es meist eigentlich sinnvoll, es verkehrtrum zu wölben, also für mehr Abtrieb als Auftrieb. Sehen an Modellen tut man eher das Gegenteil ("tragendes Leitwerk"), weil der Erbauer nicht verstanden hat, wie ein Leitwerk wirkt, und meint, so mehr Auftrieb zu erhalten.

Das mit dem Staudruckrohr ist wirklich nicht so einfach: dort wo ich es jetzt platziert habe ist es wirklich etwas ungünstig, weiter vor wird auch nicht viel bringen, ein Rohr an der Spitze wird sich wsl. beim Landen in der Wiese stecken bleiben und beschödigt werden und an der Unterseite des Flügels passiert genau das Gleiche ...

Wenn es mehr als eine Spielerei sein soll, müsstest Du es an der Stelle, wo es jetzt sitzt, eichen. Also ein paar Messflüge mit einem provisorisch an geeigneterer Stelle angebrachtem Referenzstaurohr machen.

Was ist ein Mehrfachtrapez? Würde mein Flügelgrundriss also soweit passen oder sollen die Abschrägungen noch etwas stärker sein?

Beispiel eines Doppeltrapezflügels. Meist ist ein Zuspitzung (t aussen : t innen) von etwa 0.65..0.8 günstig

 

[wersy]

Tragflächengewicht

Tragflächengewicht

Hallo Florian,

Bei der Konstruktion must Du darauf achten, dass die Tragfläche nicht zu schwer wird.
Zum Vergleich:
Im günstigsten Fall wiegt meine komplette Tragfläche (incl. Servos, Anlenkung, Ruder) schon 50% des Startgewichtes.
Meine Traglächen kommen auf eine Flächenlast von 19 bis 22 g/dm2, das ist schon recht viel.
Die kompletten, flugfertigen Modelle auf 37 bis 42g/dm2.
Dabei habe ich nur das Nötigste an Bord. Gedruckte mit etliches an Ausrüstung brauchen schon ein Katapult zum starten.

Dein Testprofil ist sicher stabil, wird aber schwer werden.

 

[PLAne3D]

@Markus:

Achso flächenmäßig! Aber wäre durch ein HLW mit Auftrieb nicht der Schwerpunkt weiter vorne, was eher positiv ist? Oder ist das Problem, dass dann nie ein fixer Schwerpunkt vorhanden ist? (Schwerpunkt ist vlt. das falsche Wort...)

Sofern es funkioniert soll das Staurohr schon zur exakten Geschwindigkeitsmessung dienen. Aber die Strömung an dieser Stelle ist doch nichtlinear oder sogar nicht reproduzierbar?

Achso das ist gemeint, danke! Werde mich wohl nochmal an einen neuen Entwurf setzen.


@wersy:

Das wird wohl gewichtsmäßig ein Problem... Also noch dünner drucken oder etwas weniger, dafür intelligentere Verstrebungen?

 

[MarkusN]

Achso flächenmäßig! Aber wäre durch ein HLW mit Auftrieb nicht der Schwerpunkt weiter vorne, was eher positiv ist? Oder ist das Problem, dass dann nie ein fixer Schwerpunkt vorhanden ist? (Schwerpunkt ist vlt. das falsche Wort...)

Die Verhätnisse ergeben sich umgekehrt: Der SP wird festgelegt, um das gewünschte Stabilitätsverhalten zu erhalten (stark oder schwach selbst stabilisierend) Aus der SP-Lage und der geflogenen Geschwindigkeit (also dem Flügelmoment bei dieser Geschwindigkeit) ergibt sich ein Restmoment, das das LW jeweils kompensieren muss. Die Kraft, die es aufbringen muss, wird ihm also quasi von aussen aufgezwungen. Das ist IDR Abtrieb. Und da ist positiv profiliert dann halt kontraproduktiv. Positiver Auftrieb am HLW ergibt sich bei grossem HLW und langem Leitwerkshebelarm. Das schiebt den Neutralpunkt und damit auch den SP nach hinten, bis das HLW schliesslich mittragen muss. Der Extremfall einer solchen Auslegung ist ein Tandem-Flugzeug.

Sofern es funkioniert soll das Staurohr schon zur exakten Geschwindigkeitsmessung dienen. Aber die Strömung an dieser Stelle ist doch nichtlinear oder sogar nicht reproduzierbar?

Für sauber schiebefreien Flug kann man schon eine Eichkurve aufnehmen. Der Knackpunkt ist "Schiebefrei"...

 

[PLAne3D]

Achso verstehe, das HLW wird quasi zum Ausgleich der Hebelkräfte um den Schwerpunkt herum verwendet.
Also quasi je weiter der Schwerpunkt hinten liegt, desto mehr muss das HLW gegenwirken und umso größer fällt es somit aus, was nicht gerade konstruktiv ist und daher setzt man ihn weiter nach vorne?
Achja, wieso gibt man eig. an, dass der SP im vorderen Drittel/Viertel des Flügels liegen soll?

Hmm also wäre eine exponierte Lage doch am Besten ...

 

[MarkusN]

Also quasi je weiter der Schwerpunkt hinten liegt, desto mehr muss das HLW gegenwirken und umso größer fällt es somit aus, was nicht gerade konstruktiv ist und daher setzt man ihn weiter nach vorne?
Achja, wieso gibt man eig. an, dass der SP im vorderen Drittel/Viertel des Flügels liegen soll?

Auch hier wieder: Umkgekehrt wird ein Schuh draus. Der Grundriss wird nach der Flugaufgabe gewählt. Für möglichst gute Gleitzahl ist ein Flügel möglichst grosser Spannweite mit einem möglichst kleinen HLW an ziemlich langem Leitwerksträger optimal. Das ergibt aber irgendwann Handlingprobleme wegen der schlechten Rollrate und dem Bodenhandling. Für andere Aufgaben und Einschränkungen (z.B Spannweiteneinschränkung) kann ein anderer Grundriss sinnvoll sein. Aus dem Grundriss ergibt sich der Neutralpunkt des Gesamtflugzeugs. (An diesem Punkt ändert sich im üblichen Anstellwinkelbereich das Moment nicht.) Man kann zeigen, dass sich stabiles Flugverhalten ergibt, wenn der SP vor dem Neutralpunkt liegt. Wie stabil / wendig (das ist ein Gegensatz) hängt vom Abstand des SP vom Neutralpunkt ab. Damit ist die SP Lage in ziemlich engen Grenzen fest. (Praktischerweise ist das auch nahe dem Punkt, wo der Auftrieb des Flügels normalerweise angreift. Die HLW-Kräfte bleiben damit klein.)

Und für übliche Grundrissformen (hochgestreckter Flügel mit ziemlich kleinem Leitwerk und SP Vorlage vor dem Neutralpunkt um 8..15% Flächentiefe) ergibt sich dann für das HLW eben negative Kraft über den grössten Teil oder den ganzen Geschwindigkeitsbereich.

 

[PLAne3D]

Und woher weiß man welcher Grundriss für welche Aufgabe geeignet ist? Gibt es da auch empirische Geometrien wie dei den Profilen?
Ok ich komme ungefähr mit der Erklärung mit.

Achso daher!

 

[MarkusN]

Und woher weiß man welcher Grundriss für welche Aufgabe geeignet ist?

Grundsätzlich ergibt sich aus der Traglinientheorie: Für gute Leistungen hochgestreckt, elliptisch.

Da kommen dann aber einschränkende Faktoren dazu. Hochgestreckt heisst kleine Flügeltiefe, kleine Re-Zahl. Da läuft man im Modellmassstab schnell in eine Mauer.

Handlingprobleme hatte ich schon erwähnt, so ein Flügel ist nicht wendig.

Festigkeitsprobleme, wie bekomme ich den langen, niedrigen Holm fest genug?

Aeroelastikprobleme, wie stark verdreht sich der Flügel unter Last, wie verbiegt mir das meine zuvor mühsam optimierte Auftriebsverteilung, und welche Flatterprobleme bekomme ich damit?

Einschränkungen bei der Landung und beim Start. Was optimale Leistungen in der Luft hat, kann schwierig zu landen sein. (Z.B. ist hohe Flächenbelastung gut für die Gleitzahl, aber nicht für das Kreisverhalten in der Thermik oder eben die STOL-Eigenschaften. Je schlanker ich einen Flügel baue, desto schwerer wird er spezifisch.)

U.s.w., u. s. f. Konstruktion ist immer ein Kompromiss; der Versuch viele sich widersprechende Forderungen unter einen Hut zu bringen. Und seien es Kostenfragen oder die Grösse des 3D-Druckraums...

 

[PLAne3D]

Vielen Dank für deine ausführliche Antwort!
Sobald ich Zeit habe werde ich mir diese Punkte durch denken und mein Projekt etwas weiter bringen.

 

[PLAne3D]

Updates: das Projekt geht weiter!

Updates: das Projekt geht weiter!

Hallo an alle!

Ich möchte wieder einmal Updates zum aktuellen Status geben.
Das Projekt hat leider lange geruht ... zu lange! Leider raubt mir das Studium sehr viel Zeit (und Nerven) und ich habe die geringe freie Zeit unter Anderem in die Optimierung meines 3D-Druckers gesteckt (ist immer noch nicht 100%ig fertig). Mittlerweile kann ich PLA und PETG problemlos drucken und habe auch bereits Carbon-Filamente erfolgreich verwendet.
Jetzt möchte ich meine Freizeit wieder effizient diesem Projekt widmen und so oft wie möglich daran weiter arbeiten.

Da es sich bei diesem Projekt wirklich um zwei Projekte in einem handelt (3D-Gedrucktes Flugzeug + UAV-Elektronik) möchte ich es auf eines reduzieren und mich auf Kosten der Aerodynamik nur mehr um die Elektronik kümmern (bedingt durch Interesse und Studium). Die eigene Konstruktion eines Fluggeräts und dessen 3D-Druck wird daher auf nicht absehbare Zeit nach hinten verschoben um das Projekt zeitnahe umsetzen zu können, da ich mir das komplette Aerodynamik Wissen und jahrelange Erfahrung im Bau von Flugzeugen aneignen müsste...

Somit sind die neuen Zielsetzungen für das Projekt folgende:

• geeigneten Elektrosegler finden und kaufen; eure Hilfe wird benötigt
• währenddessen alle benötigten elektronischen Komponenten richtig ansteuern per Microcontroller
• Flugmodell einsatzbereit machen und Flug-Erfahrung sammeln
• eigene Telemetrie-Elektronik bauen und per Funk-Strecke auf einen Empfänger senden und per Display visualisieren
• wenn alles soweit erfolgreich funktioniert in die Steuersignale zwischen Empfänger und Servos/Motoren (Aktoren) eingreifen
• Regelungs-Algorithmen implementieren und Flugverhalten und Parameter elektronisch stabilisieren (Lage, Höhe, usw.)
• Kollisionserkennung, strömungsabriss Warnungen und weitere Assistenten umsetzen
• teil autonomes Fliegen (auf gesetzlichem Vorbild des Quadrocopters) ermöglichen

Folgende Überlegungen und bisherige Fortschritte sind zu verzeichnen:

• Sensoren wie GPS, Druck, Temperatur, Beschleunigung und Magnetometer wurden bereits gekauft und müssen noch ausgelesen werden
• Microcontroller developement Board (Coretex M3, 72MHz, 32bit) bereits vorhanden und erste Progrämmchen umgesetzt
• programmierbares Logikgatter (FPGA) für extrem schnelle Datenverarbeitung bereits in Verwendung und im Erlernen
• genaue Bestimmung der absoluten Höhe über Grund (<40m) soll per LASER erfolgen (Modul; leider sichtbarer LASER, jedoch irrelevant)
• Kollisionserkennung soll per LiDAR erfolgen (gleich wie RADAR nur mit LASER anstatt elektromagn. Wellen; RADAR ist zu teuer!) und erkennt Objekte 360° im Umkreis von 40m Entfernung bis auf den Zentimeter genau!
• auf dem Flugmodell soll ein Pilz montiert werden, der das rotierende LiDAR, sowie GPS und Magnetometer enthält
• Ort der Montage des Drucksensors außen ist noch nicht bekannt, einer liegt innen zur Höhenmessung >40m
• Flächenbeastung soll mittels Dehnmessstreifen ermittelt werden
• alle zusätzlichen mechanischen Komponenten werden per 3D-Drucker gefertigt
• sollte der Microcontroller abstürzen werden die Signale des Empfängers per Hardware-bypass direkt zu den Servos und dem Antrieb weiter geleitet -> manuelles Steuern möglich
• Antrieb bekommt eigenen Akku, Empfänger/Servos bekommen auch einen eigenen und evtl. wird noch ein 3., kleiner Akku als Reserve eingebaut (natürlich alles mit selbstgebauter Akkuweiche)
• Stromverbrauch der Elektronik und des Antriebs werden gemessen und die Restkapazität wird berechnet und an Bodenstation gesendet
• evtl. Kamera einbauen und im besten Fall Objekterkennung zur Fokussierung/Verfolgung der Kamera auf eine bestimmten Objektes implementieren (mittels FPGA und Auto-Korrelation)
• Bodenstation wird am Fernbedienung montiert und verfügt über Tasten, Buzzer, und LCD-Display mit Touchscreen (LCD-Display ebenfalls gekauft und verwendet)
• Funkstrecke ist bidirektional (Bodenstation->Flugzeug und Flugzeug->Bodenstation), somit können nahezu beliebig viele Kanäle übertragen werden
• usw.

Was hält Ihr von meinem ambitionierten Vorhaben?


Zur Auswahl des richtigen Flugmodells würde ich eure Hilfe benötigen!
Weil es in diesem Thread bereits so viele schöne Listen gibt, möchte ich meine Anforderungen an das Flugmodell wie folgt auflisten:

• Bevorzugt Elektrosegler
• 4-Kanal Flugmodell mit Höheruder, Querruder, Seitenruder und Antrieb
• maximale Spannweite ca. 1,5 Meter, wegen Lagerung und habe bisher noch nie etwas größeres geflogen!
• Flügel für den Transport im Idealfall abnehmbar
• kein Fahrwerk, da ich nur eine unschöne Wiese zum Landen habe
• alle elektrischen Komponenten wie Servo, Motor, Akku usw. möchte ich extern, günstig aus China kaufen
• DX6i Fernbedienung von Spektrum mit Satellitenempfänger bereits vorhanden
• Durchmesser des Korpus des Flugzeugs sollte nicht zu klein sein, damit die ganze Technik hinein passt
• Materialien sollten mechanisch nicht zu instabil sein (keine schwache Hülle von Joghurt-Becher Qualität), damit Technik stabil eingebaut werden kann und externe Komponenten montiert werden können
• Flugmodell sollte eine Zuladung von bis zu 1kg verkraften können und nicht mehr wie 5kg Abfluggewicht haben
• bevorzugte Lieferanten wären Lindinger und Schweighofer, da ich in Österreich wohne
• optisch sollte es auch zeitgemäß sein

Vielleicht kennt oder findet jemand ja ein Modell, welches meinen hohen Anforderungen stand hält

Vielen Dank schon mal fürs Durchlesen und ich freue mich bereits auf eure Antworten,

LG Florian