95“ MX2 AeroFun - auf dem Weg zum effizientesten 3D Elektro Kunstflieger?

[Tobias48]

Hey zusammen. Es ist schon lange her das ich mal einen Thread gestartet haben, doch jetzt ist es wieder so weit. Es geht um ein sehr ambitioniertes Projekt von mir, welches ich im Dezember 2020 gestartet habe und gerne darüber berichten möchte.

So gut wie alle größeren 3D Kunstflieger sind primär für Verbrennerantriebe ausgelegt. Wenn man nun einen Elektroantrieb dort einbaut, wird einfach gesagt viel Potential verschenkt im Vergleich zu einer reinen Elektrobauweise. In dieser Größenklasse haben Elektroantriebe auch noch den Nachteil, dass nur eine geringere Flugzeit im Vergleich zum Verbrenner erreicht wird.
Somit waren die Rahmenbedingungen für mich schnell klar. Um eine lange Flugzeit zu erreichen, muss sowohl der Luftwiderstand sehr klein gehalten werden und der Flieger sollte möglichst leicht gebaut sein, um die maximale Effizienz zu erreichen.
Damit hoffe ich dann auf 5min Flugzeit im „Full-send-it“ Modus zu kommen

Als Flugzeugtyp bin ich bei einer MX2 herausgekommen, wobei ich gestehen muss, dass nur noch die Kabinenhaube und die grobe Form der Tragflächen etwas mit diesem Flugzeugtyp zu tun haben. Der Rest ist meiner Optimierung zum Opfer gefallen. Der Zusatz „AeroFun“ kommt einerseits von meinen aerodynamischen Verbesserungen und andererseits von der Funflyerbauweise. Die besonderen Merkmale sind dabei: stabile simple Konstruktion mit geringem Bauaufwand (wenig schleifen und beplanken), schmaler Rumpf, dünne einteilige Tragfläche, Pendelhöhenleitwerk, Einziehfahrwerk, versenkte Servos, durchgehend dünne Endleisten und ein werkzeugloser Aufbau am Flugplatz.

Zum Transport sollen sowohl Propeller als auch Seitenruder dranbleiben. Bei meinem Auto haben sich dann folgende
maximalen Abmessungen daraus ergeben:
-Spannweite: 2,28m
-Länge: 2,18m (Motorhaube bis Seitenruder)

Die MX2 ist dennoch in der 95“ Größenordnung anzusiedeln. Der Rumpf ist wie schon geschrieben schmäler als bei vergleichbaren Fliegern. Somit verringert sich die Spannweite bei gleichbleibendem Flächengröße.
Der Flächeninhalt von 1,026m² (1590sq in) passt genau zur 95“ Klasse.

Folgende Komponenten werde ich verbauen:
-Getriebe: Eansys Single-Gear-L-Competition mit 3,81er Untersetzung (Prototyp mit CFK Grundplatte)
-Motor: Kontronik Pyro 800-48L mit Slowflyworld Wicklung (Im Grunde die Competition Variante)
-Akkus: 2x Mylipo 7s 5200mah als 14s
-Propeller: Xoar elektro 28x13
-Regler: YGE 205HVT
-Servos: 4x Hitec D950TW
-Empfänger: MPX RX-9-DR

Je nachdem wie ich dazu komme, werde ich an dem Bericht hier weiterschreiben. Ich habe schon ein „bisschen“ was dran gebaut, wie viel verrate ich aber fürs Erste noch nicht

 

[Tobias48]

Nachdem das CAD fertig war, konnte es auch schon mit dem Bau losgehen. Da dies mein erstes größeres Bauvorhaben war, musste erstmal ein gerades Baubrett her. Auch hierfür kann man sich die Maße der Querstreben super aus dem CAD ziehen und dank einem sehr kompetenten Baumarktmitarbeiter waren die Zuschnitte auch millimetergenau und haben dementsprechend saugend gepasst.

Bei den GFK Rumpfformen bin ich einen etwas anderen Weg gegangen als üblich. Bei mir ist die GFK Außenhaut nur formgebend und wird durch ein Holzgerüst darunter gestützt. Um auch ein paar mehr Flieger bauen zu können habe ich mir Negativformen aus XPS gefräst. Danach war die Werkstatt erstmal schön eingesaut, als hätte es gelb geschneit. Die XPS Teile wurden auf 1mm geschruppt und nach dem Verkleben von mir noch händisch verschliffen. Diese Art der Formen war für mich der beste Kompromiss aus Oberflächenqualität, Zeitaufwand und Kosten. Um zu sehen ob mein Konzept aufgeht reichen mir erstmal 90% Oberflächengüte

Anschließend kam eine Schicht Klarsichtklebeband drüber und an den kritischen Stellen etwas Plotterfolie, bevor alles zum Laminieren eingetrennt wurde. Die Motorhaube beseht dabei aus einer Außenlage 100g und zwei Lagen 200g Glasgewebe innen. Der komplette Rumpfrücken besteht auch aus einer Außenlage 100g und nur einer Lage 200g innen. Im Nachhinein würde ich die Motorhaube genau wie den Rumpfrücken laminieren. Durch die schmale Form ist sie mir fast zu steif geworden und bietet noch etwas Potential zum Leichtbau. Falls es euch auch schon aufgefallen ist, meine Motorhaube ist so konstruiert, dass man keinen Spinner braucht. Leichtbau lässt grüßen

 

[rasterfarian]

Cooles Projekt!!

Das Ganze sieht zwar mehr aus wie ein Acromaster XXL als MXS - ist aber letztendlich egal.
Das Setup ist bis auf die Akku-Kappa und Untersetzung fast (3,81 statt 3,79) identisch mit dem aus Deiner 105er Slick. Die Power, die Dir dann zur Verfügung steht verspricht jede Menge Spaß.
Bei so einem Leichtgewicht mit 90 zoll Spannweite wird es interessant zu sehen was sich eher dreht. Das Modell oder der vergleichsweise riesige 28 zoll Prop

Bin gespannt - weiter so!

 

[Tobias48]

Danke dir

Ich hab im Endeffekt meine 105" Slick ausgemessen, verkleinert und eine zweisitzige MX2 Kabinenhaube draufkonstruiert plus die anderen schon beschriebenen Sachen angepasst. Bei den Extras und co. geht der Rumpfrücken Tangentenstetig in den Rumpfrücken über. Die MX2 hat diese "Bubble" Kabinenhaube.

Jup, richtig beobachtet. Den Antrieb bau ich aus meiner 105" Slick dann einfach um. Da sind dann bis zu 7kw möglich. Mit dem Propeller bin ich auch mal gespannt, wie sich das Drehmoment dann bemerkbar macht. So ein großer Löffel ist zwar effizient, aber ich kann später auch noch auf einen kleineren wechseln

 

[Tobias48]

Nachdem die GFK Teile fürs erste fertig waren, konnte es mit den Holzteilen weitergehen. Generell besteht der Flieger aus 3mm Pappelsperrholz. Ausgenommen hiervon sind der Motorspant und das Fahrwerksbrett aus 6mm Flugzeugsperrholz, sowie der Motordom aus 3mm Flugzeugsperrholz. Was ich komplett unterschätzt habe, ist der Aufwand den die gefrästen Teile in der Nachbearbeitung brauchen. Wenn man so eine gefräste Platte vor sich hat, geht die Arbeit erst richtig los. Bauteile an den Haltestegen heraustrennen, Haltestege verschleifen und alle 90° Ecken nachbearbeiten.

Angefangen habe ich dann mit dem Leitwerk, um mich auf meine Konstruktion einzuschießen. Die MX2 wird dabei an sehr vielen Stellen mit Kohlefaserprofilen verstärkt. Beim Seitenleitwerk kommt die Torsionssteifigkeit über die Zick-Zack Kohlefaserstäbe und beim Höhenleitwerk übernehmen diese Aufgabe die GFK Hüllrohre der Steckung.

 

[lano]

Sehr geil! Bin gespannt, inwiefern dein Konzept aufgeht.
Halt uns bitte auf dem Laufenden

 

[Tobias48]

Als nächstes ging es dann mit der Tragfläche weiter. Da es von der Größe gerade so noch ging, habe ich sie einteilig konstruiert. Das hat auch noch den Vorteil, dass der gestufte Doppel-T Holm, im Vergleich zu seiner Stabilität, relativ leicht werden kann. Um auf Nummer sicher zu gehen, habe ich den Holm so stabil wie in meiner 105" Slick dimensioniert und die Geometrie entsprechend umgerechnet. Vom Gefühl her könnte man die Fläche jetzt auch als Bierbank benutzen
Beim Höhenleitwerk hab ich es übrigens genauso gemacht. Die Querruder wurden ähnlich dem Seitenleitwerk auch mit einem Kohle Zick-Zack gegen Torsion versteift.

 

[Bernd E.]

Hallo Tobi,

interessanter Ansatz! Bin gespannt wie dein Maxi Funflyer dann wird. Ich hab das auch mal vor zig Jahren gemacht, da mir alles käufliche zu schwer war. Wenn auch das ganze einen kleineren Maßstab hatte.

Weiter so!

Grüße, Bernd

 

[MarcoL]

Wieso hast du die Verkastung mit senkrechter Maserung vom Holz gemacht? So bringt die doch keinen Nutzen?

 

[S-G]

......damit die Holme bei Belastung nicht einknicken können.
Gruß
Georg

 

[Tobias48]

Genau,
die Maserung vom Steg ist senkrecht, da die Druckkräfte durch die Holmgurte größer sind als die Querkräfte auf diesen Bereich. Wenn man es genau nehmen möchte entstehen bei Belastung Scherkräfte auf den Steg. Wenn der Steg nur aus Holz besteht ist die Variante mit dem senkrechten Balsa das Optimum. Noch besser wäre es den Balsasteg mit +/- 45° Glasgewebe zu beschichten um die Scherkräfte noch besser aufzunehmen.

Bei mir habe ich es jetzt so gelöst, innen 3mm Pappelsperrholz mit horizontaler Maserung und außen jeweils 3mm Balsa mit senkrechten Masern.

 

[Tobias48]

Nach vier Stunden Teile Vorbereitung konnte ich den Rumpf dann ein erstes mal teilweise zusammenpuzzeln. Das war schon ein echt geiler Anblick als dann die GFK Teile das erste mal Platz nehmen durften. Dann konnte es mit dem Verkleben losgehen.
Der Rumpf hat auch mehrere Verstärkungen aus Kohlefaser bekommen. Vier Kohlefaser Vierkant-Rohre laufen über die gesamte Länge des Rumpfes jeweils in den Ecken. Zusätzlich gibt es im hinteren Rumpfteil wieder ein Kohle Zick-Zack gegen Torsion. Zuletzt hat mein Seitenleitwerk auch noch einen eigenen Holm bekommen, welcher auch ganz bis zur Rumpf Unterkante ging.

Das GFK Teil für den Rumpf habe ich vor dem Verkleben an der Trennstelle zur Kabinenhaube geteilt. Damit alles zueinander passt habe ich die Kabinenhaube und den Rumpfrücken gleichzeitig verklebt. Dazu habe ich die Ebene zwischen den Teilen mit Klebeband beklebt und eingetrennt. Schließlich sollte die Kabinenhaube nach dem Verkleben noch abnehmbar sein.

Als nächstes habe ich dann noch den Motordom verklebt. Dieser besteht abweichend zum Rumpf aus 3mm und der Motorspant aus 6mm Flugzeugsperrholz. Die Kräfte vom Motorspant werden zusätzlich mit Kohlefaser Rohren großflächig in die Rumpfstruktur eingeleitet.

 

[Tobias48]

Nach relativ viel Schleifarbeit konnte ich die GFK Teile dann auch endlich lackieren. Gerade bei der getönten Kabinenhaube finde ich, hat das echt gut geklappt. Der leichte Braunstich der Kabinenhaube kommt dabei vom klaren Up-Vorgelat, welches ich zum Lackieren verwendet habe. Evtl. sollte ich beim nächsten mal "richtigen" Klarlack verwenden.

Ich hab euch auch nochmal ein Foto von der Pendelhöhenruder-Wippe angehängt. Diese ist auf beiden Seiten kugelgelagert und die Kräfte werden großflächig in die Struktur eingeleitet.

 

[lano]

So schön zu sehen... Das es noch "richtigen" Modellbau gibt. Und dann auch noch mit einer sehr gelungenen Linienführung, meinen vollsten Respekt dafür.
Ich bin total gespannt, wie es weiter geht. Zwischenstände mit den aktuellen Gewichten würden mich sehr interessieren, da du ja schon recht viel mit Sperrholz arbeitest.

 

[Perfektionist]

Dem kann ich mich nur anschliesen. Werde auf jeden fall weiter mitesen !

Lg.
Manfred,

 

[Tobias48]

Danke euch

Ich habe vom Rohbau leider nicht so super viele Gewichte. Diese Gewichte sind von vor dem Lackieren und vor dem Bügeln:
-Rumpf ohne Kabinenhaube und ohne Seitenleitwerk: 1617g
-Kabinenhaube: 260g
-Motorhaube: 249g

Es war dann ja zum Glück nicht mehr so viel zu machen. Bedeutete, Schlitze für Scharniere einbringen, alles Schleifen (was sich bei meiner Bauweise zum Glück sehr in Grenzen hielt) und Bügeln. Na dem Einbau der Elektronik war es dann auch soweit, die MX2 durfte das erste mal in die Luft und das mit einem Abfluggewicht von 8,3kg.

Was soll ich vom Erstflug sagen, es gibt Licht und Schatten. Ein positiver Punkt ist, dass sie wieder unbeschadet gelandet ist. Was es genau für Probleme gab und den thematischen Sprung in die Gegenwart gibt es dann im nächsten Posting.

Und bevor es jemand anmerkt, jaaaaaaaa mit ausgefahrenem Fahrwerk sieht die MX2 echt nicht so geil aus, dafür aber umso besser wenn das Fahrwerk mal drin ist

 

[MarcoL]

WOW respekt mit welcher Geschwindigkeit du das Projekt zurchziehst! Und Einziehfahrwerk in einer 3D Kiste ist auch mal interessant zu sehen.
Freu mich auch schon auf weitere Berichte darüber

 

[lano]

Sehr schicker Flieger & das Fluggewicht klingt super interessant.
Hast du keine Torsionsprobleme mit der reinen Rippenfläche ohne Beplankung ?
Das Fahrwerk ist natürlich rein optisch eher gewöhnungsbedürftig, radikalisiert aber irgendwie auch den "Kozeptgedanken"
Ich persönlich würde trotzdem ein aerodynamisch gut gebautes, starres vorziehen

 

[Tobias48]

Nach dem Erstflug kamen, ich nenne sie mal spaßeshalber, die drei Wochen des Grauens. In dieser Zeit habe ich das ein oder andere Mal dran gezweifelt, ob das in absehbarer Zeit nochmal was wird mit diesem Flieger. Doch alles der Reihe nach. Ich fang mal von vorne an und damit, was beim Erstflug eig. alles schiefgegangen ist.

Ich hatte ja bereits geschrieben, dass die MX2 beim Erstflug wieder unbeschadet gelandet ist. Das ist allerdings nur die halbe Wahrheit. Der Start verlief vollkommen unspektakulär. Nach ein paar entspannten Trimmrunden habe ich angefangen schneller und schneller zu fliegen. Primär um zu überprüfen, ob die Aerodynamik von meinem Pendelhöhenruder passt und es nicht zu flattern anfängt. Dach dann hat ein ganz anderes Bauteil angefangen zu flattern, die Querruder. Das war schon heftig und es hat den Flieger ordentlich durchgeschüttelt. Nach der anschließenden sicheren Landung zeigt sich das ganze Ausmaß. Es hatte den Innenausbau meiner Querruder komplett zerhagelt. So gut wie alle Verklebungen der Torsionsverstrebungen hatten sich gelöst. Durch den sehr weit innen liegenden Anlenkpunkt der Querruder war mein erster Gedanke, dass diese nicht torsionssteif genug waren und es daher zum Flattern kam.

Um dem Problem entgegenzuwirken habe ich die Folie von den Querrudern entfernt, alles nachgeklebt und zusätzlich die Querruder von beiden Seiten mit 1mm Balsa beplankt. Folie drauf und es konnte wieder auf den Flugplatz gehen. Dort angekommen der nächste Rückschlag, das Flattern war immer noch da. Diesmal hatten sich aber zum Glück keine Verklebungen gelöst.

Hm, meine nächste Idee war jetzt den Anlenkpunkt der Querruder in die Mitte der Tragfläche zu verschieben, um diese noch Torsionssteifer zu machen. Gedacht, getan, neue Servohalterungen und Ruderhörner gefräst, Anlenkung neu gemacht und das ganze eingebaut. Diesmal habe ich aber nur von einem Teil der Tragfläche die Folie entfernen müssen und dementsprechend schnell war die neue Folie auch wieder drauf. Dann wieder ab auf den Flugplatz, um Rückschlag Nummer drei zu kassieren. Die Querruder flatterten immer noch.

So langsam gingen mir die Ideen aus. Das Brainstorming mit Vereinskollegen brachte zum Glück etwas neuen Input. Mir erschien es als am sinnvollsten, dass es entweder an der Torsionssteifigkeit der Dämpfungsfläche oder an der Aerodynamik liegen muss. Bevor ich allerdings hingehe und wieder etwas Sinnfreies umbaue, wollte ich meine Vermutung noch auf anderem Wege beweisen. Zum Glück gibt es noch die guten alten Wollfäden, um Strömungen halbwegs gut sichtbar zu machen. Dazu habe ich noch eine Kamera auf den Flieger gepackt und gefilmt, was die Tragfläche und die Wollfäden im Flug machen.
Lano, du hast Recht. Es gab wirklich ein Problem mit der Torsionssteifigkeit wie man auf dem Foto super erkennen kann. Die Dämpfungsfläche sollte eig. horizontal stehen. Bei der Aerodynamik hingegen war alles super.

Die schnellste und einfachste Lösung, um die Tragfläche torsionssteifer zu machen, bestand für mich darin auch ein Kohle Zick-Zack einzubauen. Dadurch musste ich auch nur einen Teil der Tragfläche neu bespannen. Die Erwartungen, als es nach dem Umbau auf den Flugplatz ging, waren nicht wirklich hoch. Umso mehr dann die Überraschung, es funktionierte alles perfekt. Kein Flattern mehr und ich konnte die MX2 endlich so fliegen wie ich es wollte. Nach der Landung hatte ich ein Dauergrinsen wie noch nie zuvor

 

[Tobias48]

Meine MX2 hat, Stand heute, 25 Flüge auf dem Buckel und fliegt einfach genial. Ich bin einfach super happy. Die Flugzeit liegt im Schnitt bei 5:30min bis 6:45min und die Leistung ist einfach brachial. Gut, bei jetzt 8,5kg Abfluggewicht und 7kw war das irgendwie auch zu erwarten.

Ich bin zwar derzeit im Urlaub, habe aber schon diverse Sachen getestet, über welche ich in nächster Zeit noch berichten möchte, solange ich keine weiteren Flüge mache. Mit diesem Bericht bin ich jetzt soweit in der Gegenwart angekommen. D.h. es wird nicht in dem Tempo weitergehen, welches ich in letzter Zeit hier vorgelegt habe. Ein paar Sachen stehen aber noch auf meiner ToDo Liste