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AkaModell München – unser neues F3K-Projekt 2017/ 2018

1. Einführung
Hallo zusammen! In diesem Thread wollen wir unser neues F3K-Projekt vorstellen. Aktuell ist das Projekt mitten in der Entwicklungsphase und in den letzten Wochen wurde viel diskutiert, konstruiert, verworfen und verbessert. Jetzt wollen wir unsere Erfahrungen mit euch teilen.
Wir suchen immer noch nach einem Namen für unseren Flieger, vielleicht hat jemand einen Vorschlag?

1.1 Wer sind wir?
Wir sind die AkaModell München, eine studentische Modellfluggruppe die im universitären Umfeld Flugzeuge, Drohnen und hin und wieder auch Wettbewerbsmodelle baut. Wir nehmen an studentischen Wettbewerben wie z.B. der Air Cargo Challenge teil, bei welcher wir den 2. Und 3. Platz von 28 Teams in 2017 erreicht haben.
Wir entwickeln unsere Designs und Konstruktionen selbst, dabei arbeiten wir mit MATLAB, Catia V5, XFLR5, XFOIL, MSES/ MSIS und anderen Programmen.
Seit 2002 hat die AkaModell München eigene DLGs gebaut. Bisher wurden sie jedoch kaum in Wettbewerben verwendet, da unsere Piloten in der Vergangenheit mehr auf das F5D Pylonracing fokussiert waren. Unser F5D Modell „Batleth“ war Mitte bis Ende 2000 sehr erfolgreich.
Einige unserer vergangenen HLGs waren experimentell und nie dazu bestimmt im Wettbewerbsumfeld teilzunehmen.
Unsere Modelle sind “Genius” (2002), “Climax” (2004), und “Bachelor” (2012).

1.2 Motivation für unser neues Projekt
Fünf Jahre sind seit unserem letzten HLG Design vergangen und die Technologien haben sich stark weiterentwickelt. Leichte und steife Kohlefasergelege, 1S LiPo Setups, starke und schnelle Mikro Servos sowie Vollkernflügel haben das F3K revolutioniert. Keines unserer alten Designs kann von diesen Vorteilen profitieren.
Unsere bisherigen HLGs waren stets in Schalenbauweise mit Stützmaterial gebaut, wobei wir bei unserem letzten Projekt „Bachelor“ schon ein paar Erfahrungen mit Vollkern-Leitwerken und Flügeln machen konnten.
Um diese Erfahrungen umzusetzen und uns an die aktuelle F3K-Generation anzupassen wollen wir ein neues Flugzeug entwickeln!

1.3 Ziele
Unser DLG soll nach den F3K FAI-Regeln konform und wettbewerbstauglich sein. Wir streben bewusst kein High-End Modell an, welches an der Spitze konkurrieren kann, möchten uns aber die Wettbewerbsteilnahme trotzdem offenhalten.
Wir wollen ein leistungsstarkes Modell entwickeln, welches einfach zu bauen ist. Unser „Bachelor“ hatte viele komplizierte Teilschritte während dem Bau, bei welchen viel schiefgehen kann und schnell zu Frust führen. Ein wichtiger Fokus unserer Entwicklung ist also die einfache Baubarkeit.
Wir wollen mit einen Vollkern-Rohacell Flügel zusammen mit einem leichten Rumpf und stabilen Vollkernleitwerken entwickeln, welcher ein Abfluggewicht von ca. 250g anstrebt.
Da unsere CNC-Fräse nur 800mm Verfahrweg hat, haben wir uns entschieden einen zweiteiligen Flügel mit später teilbarer Fläche zu bauen. Dies bietet auch beim Transport des HLGs Vorteile, da eine 1,5m Fläche teilweise zu sperrig ist (z.B. Wandern mit Flieger am Rucksack). Beim zweiteiligen Konzept haben wir uns an Snipe und Vibe als Vorbilder orientiert und wollen unsere Fläche ähnlich umsetzen.

2. Neues Design
Bevor wir in die Details gehen, hier ein paar erste Renderings:
AM18_17102801.jpg
AM18_17102802.jpg
AM18_17102803.jpg

Die Renderings sind ein Auszug aus unserer aktuellen CAD-Konstruktion und immer noch in Bearbeitung. Viele Details und Ideen sind noch nicht im CAD umgesetzt, kommen aber nach und nach hinzu. Die Bilder sollen einfach einen Überblick über unseren aktuellen Stand liefern.

2.1 Historie unserer F3K Flieger
Hier ein paar Bilder unseres „Genius“ mit verschiedenen Leitwerkskonfigurationen. Damals war es üblich die Flügelschale aus Glasfaser mit Balsa als Stützmaterial zu bauen.
HLG Flotte.jpg

Als zweites unser „Climax“ mit experimenteller Leitwerkskonfiguration (T-Leitwerk) und 4-Klappen-Flügel. Die Winglets dienen gleichzeitig als Wurfstift. Der „Climax“ war sehr thermikstark aber die Wurfhöhen waren nicht konkurrenzfähig. Die großen Winglets produzieren beim Start zu viel Widerstand. Zudem war die Endleiste der Winglets sehr scharf, was das Werfen unangenehm macht.
AM10_1.JPG

Mit dem „Bachelor“ haben wir versucht das Widerstandsproblem zu lösen indem wir die Winglets auf die Größe eines Wurfsifts verkleinert haben. Wir haben die „Climax“ Profile mit ca. 8,5% Dicke an der Wurzel bis 6,5% Dicke am Randbogen verwendet. Wie auch der „Climax“ ist der Bachelor sehr thermikstark, kann aber nicht mit modernen F3Ks mithalten da er einfach zu schwer ist. Mit ca. 300g Abfluggewicht ist es einfach nicht möglich einen modernen 230g HLG in Sachen Sinkrate und Agilität zu schlagen.
Bachelor F3K.jpg

Der Flügel ist in Schalenbauweise mit 1mm Rohacell gebaut. Um Geld und Gewicht zu sparen haben wir die meisten Flieger mit 60g/m^2 IMS-Spreadtow D-Box, 50g/m^2 Außenlage und 25g/m^2 Innenlage gebaut. Die Querruderservos sitzen im Flügel. Der gelbe Flügel im Bild wiegt ca. 176g, die Vollkernleitwerke wiegen ca. 15g zusammen. Insgesamt also sehr schwer gebaut im Vergleich zu aktuellen Modellen.
Die Kohlefaserwinglets bringen sehr viel Gewicht an der Flügelspitze woraus ein hohes Trägheitsmoment um die Hochachse resultiert. Die beste gemessene Wurfhöhe mit dem „Bachelor“ waren 48m. Der Rumpf ist sehr schwer zu bauen da er viele scharfe Kanten und enge Radien hat. Zudem fehlt eine vernünftige Flächenanformung in der Form.
Ein schönes Designelement ist die Leitwerksanlenkung, welche zwischen den Kohlefaserschichten im Rumpf verläuft. Dazu wird in der Form ein 1,5mm Stahldraht zwischen die Schichten einlaminiert. Dieser kann nach dem Aushärten herausgezogen werden, sodass ein Kanal für 1mm Kohlestäbe für die Anlenkung verbleibt.
Nach vielen (nicht immer zerstörungsfreien) Tests bei verschiedenen Rumpf-Layups hat sich 0/90° Spreadtow bewährt um ein Beulen des Rumpfes an der Flügelendleiste zu vermeiden.
Unabhängig von den Schwierigkeiten beim Bau ist der „Bachelor“ bei unseren Mitgliedern sehr beliebt und wurde einige Male gebaut. Heute nutzen wir den Flieger zum Wurftraining, zum Fliegen zwischen den Vorlesungen und fürs Hangfliegen.

2.2 Design-Ideen
Wir haben unser neues Konzept aus den Erfahrungen der Vergangenheit und einigen Designideen aktueller Wettbewerbsmodelle zusammengebaut. Hier einige unserer Gedanken:
- Vollkern Flügel und Leitwerke, CNC-gefräste Kerne und Negativformen. Um ein leichtes und steifes Modell zu bekommen führt an diesem Weg nicht viel vorbei. Positivbauweise benötigt einige Erfahrung und die aerodynamische Qualität der Nasenleiste ist nicht so gut.
- Zweiteilige Fläche aufgrund dem begrenzten Verfahrweg unserer Fräse. Wir wissen, dass durch die Steckung etwas mehr Gewicht und Komplexität hinzukommt, erhoffen uns aber Vorteile in der Handhabung. Mit dem zweiteiligen Flügel im Hinterkopf können wir Formen mit spezieller Wurzelgoemetrie entwickeln.
- Einteiliger Rumpf mit Deckel um von oben die Servos zu montieren. Der „Bachelor“ hatte eine Aufsteckhaube welche ein zusätzliches Teil ist das gebaut werden muss und weiteres Gewicht bringt.
- Da manche unserer Mitglieder nicht so viel Geld haben um sich High-End Servos wie MKS oder KST zu kaufen, brauchen wir etwas mehr Platz im Rumpf sodass auch etwas größere Servos passen. Viele von uns wollen mit dem FrSky Vario fliegen, welches ebenfalls im Bau berücksichtigt wird. Sowohl 1S als auch 2S sollten mit unserem Rumpf möglich sein.
- Alle Servos sollen in den Rumpf. Es ist einfacher einen defekten Flügel zu ersetzen oder ein Upgrade vom Glasfaserflügel zum Kohlefaserflügel durchzuführen ohne die Servos auszubauen. Außerdem kann das Flügelgewicht an die Windbedingungen angepasst werden falls nötig.
- Der Rumpf hat keine scharfen Kanten. Wir verwerfen alle Übergänge aus den alten Formen, welche mit Rovings, Mikroballons oder Kohlemehl aufgefüllt werden mussten. Die Füllungen sind meist sehr schwer und erhöhen das Lunkerrisiko. Außerdem soll der Flügel keinen glatten Übergang zum Rumpf bekommen, alles zugunsten der leichteren Bauweise und größerer Faserbiegeradien. Wir würden in Zukunft gerne Out-Of-Autoclave Prepregs ausprobieren, aber es ist schwer das richtige Material (niedriges Flächengewicht) zu bekommen. Vielleicht hat hier jemand gute Connections?
- Wir haben großen Gefallen an der Anlenkung der Querruder im Vortex 3 gefunden und wollen das Design so bei unserem Flieger übernehmen. Wir werden versuchen den „Rahmen“ 3D zu drucken. Falls das nicht funktioniert werden wir vermutlich die Version des Snipe 2 wählen und die Kugelköpfe verwenden.
- Auch wenn uns die Lösung der integrierten Anlenkung des „Bachelor“ gefällt, denken wir, dass eine Seilanlenkung mit Feder leichter und ebenfalls gut zu realisieren ist. Das Höhenleitwerk sitzt unter dem Rumpf, das Ziehen am Höhenleitwerk entspricht also auch einem Ziehen der Schnur, was der Anlenkung beim Wurf zugutekommt.
- Der Wurfstift wird eine klassische Lösung, keine Winglets wie in der Vergangenheit. Aktuell favorisieren wir die „Durchschieben und Einkleben“ Variante (Steigeisen, FW5, Stream NXT...), wir haben uns aber noch nicht komplett festgelegt. Habt ihr Erfahrungen mit unterschiedlichen Wurfstiften? Welche sind die besten?
- Wir wollen keine Klebeschablonen oder Ausrichthilfen verwenden. Alles wird direkt laminiert. Der Pylon ist in der Rumpfform vorgesehen, das Seitenleitwerk bekommt eine 6-kant-Steckung.
- Das Höhenruder wird auf den Pylon geschraubt, sodass es für den Transport abnehmbar ist. Wir wollen den Rumpf am Ende hexagonal zulaufen lassen, sodass ein Seitenleitwerk mit integriertem Innensechskant aufgesteckt und angeklebt wird. Eventuell reicht hier auch Tesafilm zum fixieren. Die Idee ist es das Leitwerk nicht mehr ausrichten zu müssen, sondern es zentriert sich über den Sechskant selbst. Wir liefern Bilder nach, sobald diese Idee im CAD umgesetzt ist.
- Einige Gedanken zur Aerodynamik: die aktuellen Profile sind alle sehr dünn (mehr später: wir haben unsere eignen, neuen Profile entwickelt). Heute sind die Klappen bei den meisten Profilen standardmäßig im Cruise-Mode auf 1° oder 2° gesetzt um ein bisschen mehr Wölbung zu bekommen. Die Klappenstellung soll die Auftriebsverteilung nicht stören. Die Profile am Flügel sind so angeordnet, dass die Ruderlinie bei 70% Profilsehne sitzt. Mehr zu unserem Flügel später. Wir hab ein eigenes Optimierungstool geschrieben und der Flügel ist das Ergebnis.

2.3 Aerodynamik
Coming Soon. :)

2.4 Flächenverbindung
Mit Sicherheit eines der interessanteren Details unseres Fliegers. Wir beginnen mit ein paar Fotos:

Die Bilder mit gelbem Flügel waren ein Anfang unseres Designprozesses und dienten nur zur Veranschaulichung des Konzepts. Die grünen Renderings zeigen das (vermutlich) endgültige Design. Der Verbinder ist an dieser Stelle noch nicht eingezeichnet, ist jedoch der gleiche wie im ersten Konzept.
Wir denken, dass man diese Art der Flächenverbindung sehr gut in Formen bauen kann. Selbstverständlich müssen die Flügelhälften in zwei separaten Formen gebaut werden. Die Verbindertasche kann direkt nass-in-nass (mit Verbinderdummy) laminiert und beim Schließen der Form mit eingelegt werden. Auf der anderen Seite wird der Verbinder beim Schließen der Form eingeklebt, sodass keine Tasche nötig ist.
Wir berechnen als nächstes den Holm und das Holmlayup, die Dicke und Länge des Verbinders ist ebenfalls noch nicht festgelegt.
16.jpg
18.jpg
24.jpg
25.jpg

Wir werden Schritt für Schritt die Detaillösungen und Bilder nachreichen, sobald diese umgesetzt sind. Falls ihr Fragen zu unseren Umsetzungen und Ideen habt, scheut euch nicht sie zu stellen!

Danke an alle die bis hierhin gelesen haben und Interesse an unserem Projekt gefunden haben. Da wir alle Studenten sind und keine Jahrelange Erfahrung in der Wettbewerbsszene aufweisen können, freuen wir uns auf eure Anregungen und Tipps!
Ihr könnt gerne die AkaModell München Facebookseite (https://www.facebook.com/akamodell) besuchen, auf welcher ihr Infos zu unseren vergangenen Projekten finden könnt. Zum Beispiel unser 5,5m Monster von der diesjährigen Air Cargo Challenge 2017 mit eigens entwickeltem Spaltklappenprofil!

Falls jemand unseren Bericht auf Englisch weiterverfolgen möchte, findet ihr uns auch auf RC-Groups:
https://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?2979631-AkaModell-Munich-new-HLG-project-2017-2018
 

Usti

User
Haubenöffnung oben

Haubenöffnung oben

Hallo,

das Projekt hört sich super spannend an. Ich wünsche
euch viel Erfolg und erstmal viel Durchhaltevermögen.

Hinweis: Bei vielen aktuellen DLGs ist die Haube unten oder seitlich.
Vorteil: Die Servos stehen auf dem Kopf bzw. liegen, damit ist der
ungestörte Verlauf der Seile zum Leitwerk und gleichzeitig ein relativ
niedrigbauender Rumpf möglich. Evtl. ist der geplante Rumpf aber durch
die 4 Servos eh groß genug.
Die Firma femo-design.de baut meines Wissens auch mit Prepregs ihre Flieger.
Die können eventuell Tipps geben. Sind evtuell auf der Messe Friedrichshafen.

Grüße,
Gerd
 
Hallo zusammen,
ich bin kein F3K Pilot, habe mir aber einen kleinen Low-End Flieger gekauft. Was mir daran aber nicht gefällt ist die Sperrigkeit des Flügels.
Von daher gefällt mir euer Konzept sehr gut.

Bei der Trennung überlegt ihr euch neue Wege, ich könnte mir vorstellen dass hier noch einiges zu machen ist. Was die Baubarkeit angeht, haben beide Versionen noch Defizite. Die erste wäre zwar gut zu besäumen, aber die Spitzen Winkel übertragen keine Kraft und sind sehr empfindlich auf überstehendes Material in der Form. Der zweiten Version traue ich die nötige Steifigkeit nicht ganz zu, massiv will man ja auch nicht bauen. Wie wäre es den Holmstummel in die zweite Version zu integrieren, und eine der Schrauben direkt an den Verbinder/Holmstummel zu setzen?

Gruß Martin
 
Bei der Trennung überlegt ihr euch neue Wege, ich könnte mir vorstellen dass hier noch einiges zu machen ist. Was die Baubarkeit angeht, haben beide Versionen noch Defizite. Die erste wäre zwar gut zu besäumen, aber die Spitzen Winkel übertragen keine Kraft und sind sehr empfindlich auf überstehendes Material in der Form. Der zweiten Version traue ich die nötige Steifigkeit nicht ganz zu, massiv will man ja auch nicht bauen. Wie wäre es den Holmstummel in die zweite Version zu integrieren, und eine der Schrauben direkt an den Verbinder/Holmstummel zu setzen?

Gruß Martin
In die zweite Version kommt noch ein Verbinder rein, der wurde nur noch nicht gezeichnet. Die Schraubenposition ist noch nicht final. Sobald die Holmauslegung durch ist positionieren wir die vordere Schraube in Holmnähe, die hintere bekommt Hardpoints im Flügel.
 

Mich4

User
Hey, ich habe Euer Projekt schon in rc groups verfolgt. Ich finde Ihr habt eine sehr interessante Flächengeometrie. In Bezug auf die geteilte Fläche so möchte ich euch den Rat geben ersteinmal eine einteilige Fläche zu bauen. Es macht für mich für Euch wenig Sinn sofort mit einer 2 teiligen Fläche zu arbeiten da eine einteilige Fläche viel einfacher zu bauen ist. Die schwächen Eurer letzten Modelle waren immer die Innovativen Dinge :-). Setzt auf Bewehrtes.
Als Tipp schaut euch vll. auch noch den Flare an.... vll. wollt Ihr ja auf dieser Innovation aufsetzen. Zur 2 geteilten Fläche hier würde ich immer aussermittig trennen .... immer dran denken bei 2 geteilten Flächen mit Passung benötigt ihr auch 2 Formensätze, da links und rechtshänder Version da sonst die Kraft anders in den Rumpf geleitet wird. Wenn Ihr es aussermittig macht könnt ihr es in einer Form bauen , einteilig und 2-teilig. Da müsst ihr halt dann die Fläche nachher durchsägen. ;-)

Grüsse Michi
 
Hallo,

Danke für eure Kommentare. Genau so eine Diskussion erhoffen wir durch diesen Artikel. Hoffentlich gehts so weiter!

@Michi; Ein bisschen was neues und innovatives wollen wir schon mit reinbringen. Nur kopieren ist ja am Ende auch irgendwie langweilig. ;)
Die aussermittige trennung haben wir auch schon länger überlegt. Und sie ist definitiv als Alternative mit im Rennen. Aber uns gefällt das nachträgliche auseinanderschneiden nicht besonders. Auch weil man nur schwer den Verbinder jedesmal an dieselbe stelle positioniert bekommt. Einfach mal ein Ersatzteil bauen ist damit dann nicht möglich.

Zuerst einen 1-teiligen Flügel zu testen ist natürlich verlockend, aber auch hier gibt es Schwierigkeiten. Angefangen beim zu kleinen Verfahrweg unserer Fräsmaschine bis zur dann schrägen Trennebene die nicht mehr so schön zu fräsen und schleifen ist. Auch die Formen werden deutlich unhandlicher. Ein 70cm Flügel lässt sich zur Not auch mal alleine bauen.

Die aktuell geplante Trennung ist aber definitiv nicht ganz simpel. Daher wollen wir als erstes 3D-druck formen erstellen um die Bauweise des Mittelteils zu testen. Sowohl beim Kern fräsen, laminieren und auch im Belastungstest. Aktuell hoffen wir mit lediglich einem Formensatz beide Wurfseiten abzudecken. Wenngleich Rechtshänder etwas Vorteil/Priorität hätten. Für 2 getrennte komplette Formensätze werden wir voraussichtlich weder die Geduld noch die Materialien aufbringen wollen. :D

@Gerd:
Danke für den Hinweis. Vielleicht kommt von uns ja jemand nach Friedrichshafen. Bei den Prototypen wirds aber definitiv noch klassisch gebaut.
Wo die Haube hinkommt war meines Wissen bisher noch nicht groß diskutiert. Ist aber definitiv ein Punkt der ansteht. Platz muss aber definitiv sein. Gute Baubarkeit und Handling im Alltag ist einer der wichtigsten Punkte auf der Checkliste. Und wenn es irgendwo kompliziert ist, müssen Lösungen her die es zu einer "Idiotensicheren" Bauweise machen. (Schablonen, usw...)

Viele Grüße
Christian
 

jonasm

User
Warum seht ihr den Verfahrweg von eurer Fräse immer als Problem an? Man fräst doch sowiese all vier Form- oder Urmodellteile separat und bringt sie dann erst auf einer Helling zusammen. Und da der Rumpf ja ganz bestimmt länger als 80cm wird, müsst ihr euch da eh was überlegen...
 

Lownoise

User
Das mit der zweigeteilten Fläche ist (theoretisch) sehr gut gelöst, finde ich auch 1000x besser als asymmetrisch durchzusägen und mit Tesa zusammen zu kleben.
Das wird so oder so ähnlich schon funktionieren, ist beim Vortex 3 ja auch mit Trennung in der Mitte vorgesehen:

Auf jeden Fall Respekt für das bisher geleistete und viel Erfolg! Ich lese gerne mit!
(Hatte auch viel Spass mit den ca. 10 selbst gebauten Genius(sen) um die Jahrtausendwende;)
 
2.3 Aerodynamik
Coming Soon.
Die sollte aber eigentlich schon vor all den CAD-Renderings und konstruktiven Detaillösungen stehen ;) .
Bei der aktuellen Leistungsdichte der Modelle halte ich es für schwierig "aus der Kalten" einen konkurrenzfähigen (Ent-)Wurf zu landen. Eine erfolgreiche Vorgehensweise müsste m. E. so aussehen:
1. Regelmäßig Wettbewerbe mit einem bekannten Referenzdesign fliegen (eines, das man auch nachrechnen kann - z. B. Fireblade, weil der m. E. weitgehend den Zone V2-Originalflügel hat).
2. Feststellen, wo man mit dem Modell am ehesten verliert.
3. In dem Bereich die Polaren optimieren (meist zu Lasten anderer Bereiche).

Wenn ich lese, wie spürbar scheinbar schon der leicht geänderte Anstellwinkel des Rumpfes gegenüber Tragfläche und Leitwerk beim Snipe 2 sein soll (bei gleicher EWD), ist in Sachen Handling wahrscheinlich noch mehr zu holen als bei der Leistung der Profile.

Friedmar
 
Hinweis: Bei vielen aktuellen DLGs ist die Haube unten oder seitlich.
Vorteil: Die Servos stehen auf dem Kopf bzw. liegen, damit ist der
ungestörte Verlauf der Seile zum Leitwerk und gleichzeitig ein relativ
niedrigbauender Rumpf möglich. Evtl. ist der geplante Rumpf aber durch
die 4 Servos eh groß genug.
Unsere Servos werden vermutlich auch liegend untergebracht. An dieser Detaillösung arbeiten wir gerade, da folgen in den nächsten Tagen Bilder. Wir haben geplant einen Servorahmen zu drucken, welcher anschließend in den Rumpf geklebt wird. Da unser Rumpf unten sehr flach und eben ist sollte das kein Problem sein. Unser aktuelles Rumpfdesign hat noch sehr viel Platz in der Nase und wird vermutlich noch verkleinert.

In Bezug auf die geteilte Fläche so möchte ich euch den Rat geben ersteinmal eine einteilige Fläche zu bauen. Es macht für mich für Euch wenig Sinn sofort mit einer 2 teiligen Fläche zu arbeiten da eine einteilige Fläche viel einfacher zu bauen ist.
Da unsere Formen extra die Teilbarkeit berücksichtigen werden wir keine einteilige Fläche bauen. Mit dem "Bachelor" haben wir bereits Versuche mit einteiliger Vollkernfläche gemacht und wollen jetzt den Schritt zur geteilten Fläche gehen. Die Teilung ist auch die eigentlich "Innovation" unseres Fliegers.

Als Tipp schaut euch vll. auch noch den Flare an.... vll. wollt Ihr ja auf dieser Innovation aufsetzen. Zur 2 geteilten Fläche hier würde ich immer aussermittig trennen .... immer dran denken bei 2 geteilten Flächen mit Passung benötigt ihr auch 2 Formensätze, da links und rechtshänder Version da sonst die Kraft anders in den Rumpf geleitet wird. Wenn Ihr es aussermittig macht könnt ihr es in einer Form bauen , einteilig und 2-teilig. Da müsst ihr halt dann die Fläche nachher durchsägen. ;-)
Den Flare haben wir uns angeschaut und die bewegbare Nasenleiste nicht umzusetzen. Nach unseren Simulationen bringt das nur einen geringen Mehrwert wenn man das Mehrgewicht berücksichtigt. Zudem ist es aufwändiger zu bauen.
Wir werden nur einen Formensatz für Rechtshänder erstellen. Wir haben auch Linkshänder unter uns, werden dies also beim Seitenleitwerk usw. berücksichtigen, allerdings sind wir zuversichtlich dass unser Teilungskonzept auch für Linkshänder funktioniert.
Eine außermittige Teilung wollen wir bewusst nicht, da die Form aufwändiger zu fräsen wird und Symmetrie optisch schöner wirkt. Eine durchgesägte Fläche wollen wir auch nicht, weshalb wir die teilbare Fläche von Anfang an festgelegt haben.

Warum seht ihr den Verfahrweg von eurer Fräse immer als Problem an? Man fräst doch sowiese all vier Form- oder Urmodellteile separat und bringt sie dann erst auf einer Helling zusammen. Und da der Rumpf ja ganz bestimmt länger als 80cm wird, müsst ihr euch da eh was überlegen...
Wir wollten uns die Fertigbarkeit auf unserer Fräse in der Hinterhand behalten damit wir nicht auf andere angewiesen sind, falls wir die Formen selber bauen wollen. Wir haben in der Vergangenheit einige Formen fräsen lassen, allerdings ist das immer mit mehr Aufwand (und evtl. Kosten) verbunden als die Formen/ Urmodelle selbst zu fräsen. Sollten wir feststellen dass uns die Fräse zu sehr einschränkt, lassen wir die Teile andernorts fräsen.

Die sollte aber eigentlich schon vor all den CAD-Renderings und konstruktiven Detaillösungen stehen ;) .
Bei der aktuellen Leistungsdichte der Modelle halte ich es für schwierig "aus der Kalten" einen konkurrenzfähigen (Ent-)Wurf zu landen. Eine erfolgreiche Vorgehensweise müsste m. E. so aussehen:
1. Regelmäßig Wettbewerbe mit einem bekannten Referenzdesign fliegen (eines, das man auch nachrechnen kann - z. B. Fireblade, weil der m. E. weitgehend den Zone V2-Originalflügel hat).
2. Feststellen, wo man mit dem Modell am ehesten verliert.
3. In dem Bereich die Polaren optimieren (meist zu Lasten anderer Bereiche).

Wenn ich lese, wie spürbar scheinbar schon der leicht geänderte Anstellwinkel des Rumpfes gegenüber Tragfläche und Leitwerk beim Snipe 2 sein soll (bei gleicher EWD), ist in Sachen Handling wahrscheinlich noch mehr zu holen als bei der Leistung der Profile.

Friedmar
Unsere Aerodynamik ist schon lange abgeschlossen, nur der "Bericht" fürs Forum fehlt noch. Wir wollen keinen im Wettbewerb konkurrenzfähigen Flieger bauen, dass wir das mit unserer derzeitigen Erfahrung nicht schaffen ist uns bewusst. Da unser altes Profil im "Climax" und "Bachelor" zu dick war, sind wir dem Trend gefolgt und haben ein dünneres Profil entwickelt. Dass mit unserem neuen Profil noch eine Menge Optimierung vor uns liegt ist uns bewusst, aktuell wollen wir jedoch erstmal den Flieger bauen und sehen wie er sich verhält. Ob wir danach ein anderes Profil verwenden, unseres anpassen oder optimieren werden wir sehen. Ich habe Vertrauen in unsere Aerodynamik, dass sie das hinbekommen. ;)
 
Aerodynamik

Aerodynamik

2.3 Aerodynamik
Jetzt folgt endlich der Teil auf den vermutlich viele Interessierte gewartet haben: Wie sind wir zu unserer Aerodynamik gekommen?
Die Flügelgeometrie und -profile sind das Ergebnis einer Mehrkriterienoptimierung mit unserem selbst entwickelten Tool. Im Folgenden wollen wir unseren Designprozess beschreiben und anschließend etwas tiefer ins Detail gehen.
Wir versuchen den Designprozess so einfach wie möglich zu erklären, sollte es dennoch Unklarheiten geben zögert bitte nicht Fragen zu stellen.

2.3.1 Optimierungsprozess
Zuerst generiert unser Tool eine Flugzeuggeometrie aus den Input-Parametern. Diese sind zum Beispiel Flügelfläche, Flügelzuspitzung, Klappenausschläge, Flügelverwindung, Profilgeometrie, Flügelpfeilung usw. Insgesamt kommen wir dabei auf 12 Parameter welche es ermöglichen völlig unterschiedliche Flugzeuge zu generieren: hoch gestreckte Flügel mit starker Pfeilung, Rechtecksflügel, dicke Profile, dünne Profile, im Prinzip alle erdenkbaren Konfigurationen.
Als nächstes wird das Flugzeugdesign in Bezug auf seine aerodynamische Performance evaluiert: Wie gut ist das Design und wie gut schneidet es im Vergleich zu anderen Designs ab? Dies wird anhand unterschiedlicher Kriterien (von uns vorgegeben) bemessen, welche die Anforderungen an ein „gutes“ Flugzeug abbilden. Zum Beispiel wird ein hohes Verhältnis von Auftrieb zu Widerstand bei fast jedem Segler angestrebt. Mit einem hohen Verhältnis von Auftrieb zu Widerstand kann ein Segler eine größere Strecke aus fester Anfangshöhe zurücklegen. Das ist nur ein Beispiel für ein Optimierungsziel.
Ein weiteres Optimierungsziel ist es eine geringe Sinkrate zu haben, was besonders bei schlechten Thermikbedingungen wichtig ist. Ein Segler mit geringer Sinkrate wird später landen und länger in der Luft bleiben als ein Flugzeug mit hoher Sinkrate (bei gleicher Ausgangshöhe). Gleichzeitig kann ein Segler mit geringer Sinkrate in einer Thermik schneller steigen.
Für F3K ist auch der Start ein wichtiges Auslegungskriterium. Das Flugzeug muss einen geringen Widerstand bei hohen Fluggeschwindigkeiten haben um einen optimalen Start zu garantieren und gute Wurfhöhen zu erreichen. Ein Flugzeug mit hohem Widerstand wird nicht die gleichen Wurfhöhen erreichen wie eines mit geringem Widerstand (bei gleicher Wurfkraft).
Es gibt weitere mögliche Optimierungsziele welche die verschiedenen Flugeigenschaften beschreiben, beispielsweise das Abrissverhalten, bei welchem die lokale Auftriebsverteilung ausgewertet wird.
Zusammenfassend wollen wir ein Design mit hohem Auftrieb/ Widerstand Verhältnis, niedriger Sinkrate, niedrigem Widerstand bei hohen Geschwindigkeiten und gutmütigem Abrissverhalten. Unser Optimierungstool versucht ein Flugzeug zu generieren welches diese Eigenschaften bestmöglich vereint.
Die verschiedenen Flugmodi (Start, Cruise und Thermik) sind den meisten Lesern wohl bekannt. Diese werden üblicherweise durch verschiedene Klappenstellungen der Flaperons realisiert. Durch die Klappenstellung kann die Profilwölbung verändert werden und der Flügel an die Flugsituation angepasst werden. Unser Optimierungstool übernimmt somit gleichzeitig die Aufgabe, die optimalen Klappenstellungen für die einzelnen Flugphasen zu finden und berücksichtigt diese bei der Auslegung. Flugzeug, Flügelprofil und Klappenstellungen werden gleichzeitig optimiert um eine perfekte Synergie zu erhalten.
Zurück zum Designprozess: das Tool erstellt ein Flugzeugdesign aus den gegebenen Parametern und wertet dieses anhand der vorgegebenen Kriterien aus. Dies geschieht gleichzeitig für 20 bis 100 Designs pro Iterationsschritt. Mit dem Ergebnis der Evaluierung passt der Optimierungsalgorithmus die Eingabeparameter an und beginnt von vorne. Einige dieser Modifikationen führen zu besseren Flugzeugdesigns als andere. Dieser Schritt wird wieder und wieder durchgeführt. Mit der Anzahl der Iterationen werden die Flugzeugdesigns immer besser, bis irgendwann ein „Optimum“ für unsere vorgegebenen Kriterien erreicht wird. Zu Beginn sind die Entwurfsparameter willkürlich vom Tool gewählt und das Ergebnis ist meistens unbrauchbar. Erst mit der Anzahl der Iterationen bekommen wir unser optimiertes Flugzeugdesign.

2.3.2 Optimierungstool
All das ist in eine Mehrkriterienoptimierung verpackt. Das allgemeine Ziel eines Optimierungsalgorithmus ist es, ein Set aus Parametern für ein Minimierung- oder Maximierungsproblem zu finden (Ein festgelegter Zielwert, beispielsweise die Sinkrate, soll minimal oder maximal werden. Hierzu werden verschiedene Parameter variiert und die Ergebnisse ausgewertet).
Unser Optimierungsalgorithmus gehört zur Klasse der metaheuristischen Algorithmen. Er kann nichtlineare, diskrete und nichtdiskrete Designräume verarbeiten und nutzt ein nichtdominantes Pareto-Ranking um die Ergebnisse zu evaluieren.
Die Aerodynamikberechnung erfolgt mit einer modifizierten und fehlerbereinigten Version von „Tornado Vortex“, einer MATLAB-Implementierung der Vortex Lattice Methode. Es ist ähnlich zu XFLR5, kann aber mit externen MATLAB-Skripten angesteuert werden. Da unser Optimierer in MATLAB geschrieben ist, bietet dies einige Vorteile bei der Ansteuerung.
Alex hat die verbuggte viskose Widerstandsberechnung in „Tornado Vortex“ durch ein Skript ersetzt, welches auf XFOIL oder MSES zugreift. Ein weiteres Skript übersetzt die Eingabeparameter des Optimierers in eine Beschreibung der Flugzeuggeometrie.
XFOIL sollte den meisten Leuten bekannt sein, welche schon einmal mit Aerodynamik zu tun hatten. Wir haben XFOIL verwendet um die 2D Profilkoordinaten zu berechnen. MSES (von Mark Drela) ist eine Alternative zu XFOIL und kann mehrteilige Profile (z.B. Spaltklappenprofile) sowie transsonische Strönungszustände berechnen. Für F3K ist Transsonik nicht relevant, im Dynamic Soaring (DS) spielt dies jedoch bereits eine Rolle. Wir haben MSES für die Entwicklung unseres Spaltklappenprofils für die Air Cargo Challenge 2017 verwendet. Dort kam auch unser Optimierungstool zum ersten Mal zum Einsatz (in angepasster Form für Spaltklappenprofile) und hat mit dem 2. Platz auf dem Wettbewerb bewiesen, dass die Ergebnisse nicht komplett daneben sind. ;)
Am Ende der Optimierung übertragen wir die finalen Ergebnisse auf XFLR5 um sie manuelle zu überprüfen und die besten Entwurfsergebnisse auszuwerten.

2.3.3 Das Reynoldszahl-Problem
Wozu all dieser Aufwand? In der Vorlesung lernt man, dass der beste Flügel elliptisch ist! Wieso verwenden wir also keine elliptische Flügelgeometrie und geben uns damit zufrieden?
Bei kleinen Reynoldszahlen wird viskoser Widerstand ein wichtiger Einflussfaktor. Die Reynoldszahlen hängen dabei von der lokalen Flügeltiefe ab. Geringe Flügeltiefen (und damit niedrige Reynoldszahlen) führen zu einem höheren Profilwiderstand. Somit führt eine Erhöhung der Flügeltiefe am Flügelrand zu einem geringeren Widerstand.
Trotzdem ist die beste Auftriebsverteilung elliptisch und hoch gestreckte Flügel haben eine bessere Performance. Im F3K ist die Spannweite begrenzt, also ist die Streckung nicht so sehr das Problem. Um den besten Kompromiss aus viskosem Widerstand und effizienter Auftriebsverteilung zu finden gibt es trotzdem noch eine Menge Parameter, welche optimiert werden können. Aber nicht nur für eine Flugphase, sondern für mindestens drei: Start, Cruise, Thermik, einschließlich Profilauswahl und Klappenstellung.
Selbst für einen erfahrenen Aerodynamiker ist das eine große Herausforderung. Unser Optimierungsalgorithmus kann mühelos 2000 Flugzeugdesigns mit 3 Flugphasen und 10 verschiedene Profilen pro Flügel berechnen. Dies führt zu 2000 x 3 x 10 = 60.000 Ausführungen von XFOIL in einem Optimierungsdurchgang, was weit über der Anzahl liegt, welche ein Mensch manuell durchführen kann. Der Algorithmus erspart uns letztendlich also stundenlange händische Optimierung und Variation von Profilen usw.

2.3.4 Ergebnisse
Nach unserer langen Ausführung erwarten viele jetzt ein revolutionäres Design, welches alle bisherigen F3K Modelle in den Schatten stellt. Da müssen wir euch leider enttäuschen.
Unser aktueller Flügel sieht optisch nicht komplett anders aus als aktuelle F3K Modelle. Diese Form haben wir allerdings nicht durch Kopieren bisheriger Designs, sondern durch eine wissenschaftliche Herangehensweise mit unserem Optimierer erreicht. Außerdem gibt es kein „bestes Design“, sondern Designs welche für einen Auslegungspunkt optimiert wurden. So wird es immer Modelle geben, welche eher thermikstark sind und andere welche bei starkem Wind besser zurechtkommen.

Trotzdem haben wir einige Dinge aus dem Optimierungsprozess gelernt:
• Der Optimierer bevorzugt hochgestreckte Flügel mit geringer Flügelfläche. Flügelflächen kleiner als 15 dm^2 würden jedoch zu einer hohen Flächenbelastung führen was zu einem Flugzeug mit geringen Auftriebsreserven und hohen Fluggeschwindigkeiten führen würde. Schlechte Flugeigenschaften und fragile Flügel sind nicht das was wir erreichen wollten, deshalb haben wir hierzu eine Randbedingung bei der Flügelfläche gesetzt.
• Dünne Profile mit gesetzten Klappen bringen mehr Performance als dicke Profile. So ein Flugzeug benötigt Snapflap und einen aufmerksamen Piloten.
• Aktuelle F3K-Profile (ZoneV2, Ultima) sind sehr nah an den Profilen welche wir durch unsere Optimierungen entwickelt haben. Hier gibt es nicht mehr viel Spielraum für Verbesserungen.
• Die Optimierung eines Flugzeugs auf bestimmte Flugeigenschaften und eine große Breite von Fluggeschwindigkeiten ist mit einem Optimierer möglich. In diesem Zug verliert man zwar Spitzenperformance an bestimmten Punkten, erhält jedoch ein Flugzeug welches gut unter verschiedenen Windbedingungen fliegt und Pilotenfehler leichter verzeiht.

Das war es erstmal mit unserem Aerodynamik-Einblick. Wir wissen, dass die Theorie nicht alles ist, weshalb wir als nächstes Formen herstellen, Flügel bauen und ausgiebig testen müssen. Trotzdem wollten wir den Schritt gehen ein eigenes Profil mit Flügelgeometrie zu entwickeln anstatt vorhandene Modelle zu kopieren. Unsere Ähnlichkeit zu aktuellen Modellen zeigt zumindest im Ansatz, dass wir nicht total am Ziel vorbeigerechnet haben. ;)

Hier noch ein paar Bilder aus Tornado Vortex sowie Beispiele unserer berechneten Flügelgeometrien aus XFLR5:
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2017-09-25 23_08_14-F3K Projekt Aero.pptx - PowerPoint.jpg
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2017-09-10 19_51_00-Figure 2.jpg

Flügelgeometrie mit Scharnierlinie bei 70%. Der Flügel ist leicht vorwärts gepfeilt um einen geraden Holm zu erhalten.
2017-10-28 22_16_25-Figure 51.png
 
Moin
Schönes Projekt
Aber mit der Vorpfeilung legt ihr auch den Schwerpunkt weiter nach vorne und das trägt nicht einer guten Gewichtsbilanz bei.
Ebenso sollte mann den Induzierten Wiederstand verkleinern also mehr ausrunden Rumpf,Flächen/Leitwerksübergänge ,ebenso die Haube die auch nicht dazu beiträgt den Wiederstand zu verringern zB. geschlossene Systeme .Da ja bekanntlich der Wiederstand zum Quadrat der Geschwindigkeit sich vergrößert und die Abwurfgeschwindigkeit bei +120km/h liegt die Fluggeschwindigkeit aber nur ca 20-30km/h liegt
ich denke hier ist das größte Potential rauszuholen.
Gruß Jan Henning
 

Hans Rupp

Vereinsmitglied
Hallo,

sehr interessant, am Ende mir etwas zu theorielastig bei der Umsetzung, aber das muss ja so sein ;)

Anregung:
Warum so eine komplizierte und "gewichtige" Verschraubung und nicht den Rumpf zwischen die Flügelhälften "klemmen" und den Verbinder auf einer Seite mit einen Stift sichern?

Und der gerade Holm ist ja durch die Zweiteilung nur ein lokales Problem und bedingt daher keine Vorpfeilung bzw. de Vorpfeilung kann durch den Winkel am Rumpf leicht in eine moderate Rückpfeilung korrigiert werden. Die Biegetorisonproblematik sehe ich am DLG nicht so gravierend in den Auswirkungen wie bei Klassen mit Windenstart und Schuss.

Hans
 
Zuletzt bearbeitet:

Walther Bednarz

Moderator, Hand Launched Gliders
Teammitglied
Ich verfolge euer Projekt mit großem Interesse und freue mich schon auf ein Vergleichsfliegen mit meinen Modellen von der Stange!

Das Design finde ich bis jetzt schon sehr ansprechend und bin schon gespannt, wie er final aussehen wird.

Weiter so!!!
 
Aber mit der Vorpfeilung legt ihr auch den Schwerpunkt weiter nach vorne und das trägt nicht einer guten Gewichtsbilanz bei.
Wir haben heute mal unsere Vorpfeilung mit der aktueller Wettbewerbsflieger verglichen, wir liegen da in einem ähnlichen Bereich. Da wir vier Servos im Rumpf haben hoffen wir dass der Schwerpunkt einigermaßen passt.

Ebenso sollte mann den Induzierten Wiederstand verkleinern also mehr ausrunden Rumpf,Flächen/Leitwerksübergänge ,ebenso die Haube die auch nicht dazu beiträgt den Wiederstand zu verringern zB. geschlossene Systeme .Da ja bekanntlich der Wiederstand zum Quadrat der Geschwindigkeit sich vergrößert und die Abwurfgeschwindigkeit bei +120km/h liegt die Fluggeschwindigkeit aber nur ca 20-30km/h liegt
ich denke hier ist das größte Potential rauszuholen.
Ja, der Flügel-Rumpf-Übergang könnte besser sein, das erkauft man sich aber mit mehr Gewicht und komplizierterem Bau. Da unser letzter Rumpf einen angeformten Rumpfübergang hatte welcher schwer zu bauen war und viel Potential für Lunker geboten hat wollen wir jetzt die Baubarkeit im Vordergrund halten. Mit Sicherheit könnte man das besser lösen, aber so ein neuer Rumpf ist auch schnell gefräst. ;)

Anregung:
Warum so eine komplizierte und "gewichtige" Verschraubung und nicht den Rumpf zwischen die Flügelhälften "klemmen" und den Verbinder auf einer Seite mit einen Stift sichern?
Weil wir keinen Mitteldecker wollen. Unser erster Entwurf war ein Tiefdecker welchen wir wieder verworfen haben die Querruderanlenkung im Rumpf sehr kompliziert wird (das was eine unserer Auslegungsrandbedingungen: die Anlenkung muss im Rumpf sein wie bei Snipe, Vortex 3 usw.). Gleichzeitig ist unser aktuelles Profil so ausgelegt dass selbst im Cruisemode die Klappen ausgefahren sind. Bei einem Tiefdecker würde das bedeuten, dass die Querruder nach unten ausgeschlagen sind und man Wirbel am Ende beim Rumpf bekommt. Die bedeuten zusätzlichen Widerstand.
Der Grund warum wir keinen Mitteldecker wollten war zum einen die Optik, zum anderen wieder die Querruderanlenkung im Rumpf und die Befestigung der geteilten Flächen am Rumpf. Wir haben da einige Konzepte durchgesponnen aber es war irgendwie nichts brauchbares dabei.
Die Verschraubung selbst wiegt fast nichts, zwei Schrauben braucht man eh in den meisten Fällen. Die Flächensteckung selbst wird immer noch einen Rohacell Kern haben, also nicht massiv sein.

Und der gerade Holm ist ja durch die Zweiteilung nur ein lokales Problem und bedingt daher keine Vorpfeilung bzw. de Vorpfeilung kann durch den Winkel am Rumpf leicht in eine moderate Rückpfeilung korrigiert werden. Die Biegetorisonproblematik sehe ich am DLG nicht so gravierend in den Auswirkungen wie bei Klassen mit Windenstart und Schuss.
Siehe oben. ;)
 

Hans Rupp

Vereinsmitglied
Hallo Alex,

wie immer hängt jeder Kompromiß von der eigenen Gewichtung ab und ihr habt euch sicher sehr viele Gedanken gemacht. Ich mag z.B. keine Schrauben am Modell ;).

Peter Wick hat in RCgroups auf die Vorteile leicht gepfeilter Flügel durch ihren Einfluss auf die effektive V-Form hingewiesen und einen interessanten Artikel verlinkt. Ihr schaut es euch ja nochmal an. Die Pfeilung hat auch einen dämpfen Einfluss auf Pendelbewegungen um die Hochachse. Letztlich ist es aber auch persönliche Geschmacksache, wie viel Dämpfung man auf welcher Achse haben will und das gute Pilotengefühl ist wichtiger als die letzen Prozentchen an Leistung. Irgendwann muss der Deckel auf die Auslegung drauf gemacht und die Zweifel den richtigen Komprmiß gewählt zu haben in die Ecke gestellt werden.

Viel Spaß und Erfolg bei der Umsetzung.

Gruß
Hans
 
Hallo Hans,

ich lese zwar mit, den Thread hier betreut aber ein anderer Kollege aus dem Team. Richtig, irgendwann muss man Nägel mit Köpfen machen. Es darf ja auch noch Raum für einen Nachfolger geben ;)
Ich habe den Eindruck, dass es bei den heutigen Hochleistungs DLGs immer mehr auf gute Bauweise denn auf die letzten Prozente Aerodynamik ankommt. Deswegen werden wir uns in der kommenden Zeit vor allem mit Bautechnik befassen.

Viele Grüße,
Alex
 
Nach der ganzen Theorie, der Aerodynamikauslegung und der Konstruktion können wir endlich erste praktische Ergebnisse zeigen.

Das Urmodell unseres Höhenleitwerks wurde letztes Wochenende auf unserer Fräse gefräst und ist bereits geschliffen und poliert. In der kommenden Woche wird das Urmodell abgeformt und anschließend die ersten Höhenleitwerke gebaut. Die Saugformen für die Kerne sind bereits im CAD erstellt und werden am Wochenende gefräst.

Nachdem am Höhenleitwerk keine Änderungen mehr erfolgen, haben wir uns entschieden es als erstes zu fräsen um schonmal mit dem Bauen beginnen zu können. Der Grund wieso wir Urmodelle fräsen und diese abformen ist zum einen, dass unsere Fräser leider nicht steif genug ist um Aluminiumformen zu produzieren und aus unseren Formen auch unerfahrene Leute bauen, sodass es vorkommen kann dass die Formen ein paar Kratzer bekommen. Wemm das Urmodell weiterhin vorhanden ist, kann man problemlos eine neue Form erstellen.

Da wir von einem Lehrstuhl unserer Universität Kohlefasergewebe und -gelege mit hohem Flächengewicht bekommen haben, wollen wir CFK Formen bauen und in der Zukunft evtl. Experimente mit Out-of-Autoclave Prepregs starten. Die ersten Leitwerke werden aber definitiv mit Handlaminat gebaut.

Unser Formenmaterial hat eine Dichte von 1000 kg/m^3 und das Höhenleitwerk wurde mit einem Zeilenabstand von 0,2mm gefräst. Anschließend folgte das Schleifen bis 2000er Körnung und das Polieren. Als Trennmittel verwenden wir seit Jahren Formula5, womit wir gute Erfahrungen gemacht haben.

Höhenleitwerk beim Fräsen und danach:
IMG_20171118_185824.jpgIMG_20171118_195034.jpg

Höhenleitwerk nach dem Schleifen und Polieren:
IMG_4663.jpgIMG_4662_kompressed.jpg

Da die Flächensteckung des Hauptflügels für uns Neuland ist, haben wir erste 3D gedruckte Modelle des Mittelstücks erstellt um die Flügelwurzel und das Verbindersystem zu testen. Dazu haben wir Stücke des Flügels einschließlich der Steckung und des Verbinders gedruckt. Als nächstes folgt eine gedruckte Form aus welcher wir das Mittelstück des Flügels mit Laminataufbau und Kern testen wollen. Erst wenn wir mit der Fertigbarkeit und der Steifigkeit der Bauteile zufrieden sind werden wir die richtigen Formen/ Urmodelle fräsen.

3D wing root section test print assembled.jpg3D wing root section test print disassembled.jpg

Das gleiche Vorgehen werden wir beim Seitenleitwerk anwenden, um unsere Idee, einen Innensechskant in die Leitwerkssteckung zu integrieren, zu testen. Dazu wird der Rumpf am Ende einen Außensechskant bekommen sodass das Leitwerk sich selbstständig zentriert und evtl. zum Transport abgenommen werden kann.

avalanche.35.jpg

Des Weiteren haben wir diverse Wurfstiftformen und Geometrien getestet und herausgefunden, dass mit PLA gedruckte Wurfstifte mit 0,8mm Wandstärke und 50% Infill bereits 15kg Belastung aushalten, bevor sie versagen. Ein solide gedruckter Wurfstift wird vermutlich noch deutlich mehr aushalten, sprengt aber gewichtsmäßig den Rahmen.
Vermutlich werden wir trotzdem einen CFK Wurfpin bauen, zu Ergonomietests reichen die gedruckten Stifte jedoch vollkommen aus.

IMG_4661.jpg

Zuletzt haben wir noch diverse Rümpfe gedruckt um den Servoeinbau und den Platz für den Ballast zu validieren. Dabei konnten wir noch einige Millimeter in der Rumpfbreite einsparen und die Ästhetik etwas verbessern. Als nächstes kommen Versuche zu unserer Querruderanlenkung im Rumpf und die Konstruktion des Servobretts.
 

Peer

User
Ich finde es immer wieder belebend, wenn sich pfiffige Köpfe fragen: Warum eigentlich
wird das so gemacht und nicht vielleicht doch anders - und was könnte man verbessern ?!

Und manchmal kommen dann ja auch Dinge heraus, von denen jeder denkt "Hätte man ja
auch mal eher (und vielleicht auch selbst) drauf kommen können!"

Super !
Weiter so !

Peer
 
Flügelmittelstück & Höhenleitwerksform

Flügelmittelstück & Höhenleitwerksform

Bei uns hat sich in den letzten Tagen einiges getan. Auf dem Plan stand das Abformen des Höhenleitwerkurmodells sowie der 3D gedruckten Formen für das Flügelmittelstück.

Zuerst die Formen für das Flügelmittelstück: Ziel ist es das Mittelstück zu bauen um die Steckung selbst und die Baubarkeit der Steckung zu testen. Die 3D gedruckten Urmodelle wurden nur grob überschliffen, anschließend eingetrennt und abgeformt. Wir haben bewusst keine Formen gedruckt, da wir das in der Vergangenheit bereits erfolgreich gemacht haben und etwas Neues ausprobieren wollten. Die Qualität der Form ist in Ordnung, benötigt aber noch einige Nacharbeit. Am Ende muss man sich entscheiden ob man die 3d gedruckte Form oder die abgeformte Form bearbeiten will. Bei gedruckten Formen bekommt man meistens die Kanten nicht so schön hin, das ist beim Urmodell weniger das Problem.

Hier ein paar Bilder, links das gedruckte Urmodell, rechts die unbearbeitete Form.
IMG_4703.jpgIMG_4705.jpg

Die Urmodelle wurden mit Depron und Heiskleber verkastet, die Rillen an Nasen und Endleiste mit Plasteline verschlossen (ja, die Rillen hätten wir uns beim gedruckten Urmodell sparen können da wir es nicht geschliffen haben, allerdings war im CAD das Urmodell für den Flügel schon fertig und wurde der Einfachheit halber gedruckt).

IMG_4789.JPG

Die Form besteht aus Formenharz, Kupplungsschicht, 4 Lagen Glas (2x 50er, 2x100er) und 3 Lagen Triax-Kohlegelege (Flächengewicht irgendwas um die 1000).

Das Urmodell des Höhenleitwerks wurde mit Holz verkastet, die Rille an der Nasenleiste mit Plasteline verschlossen und an der Endleiste eine Silikonschnur eingelegt. Aufbau ist hier 2x50er Glas, 3x100er Glas, 5 Lagen 1000er Triaxgelege.

IMG_4804.JPG

Das Ergebnis des Abformens war leider sehr unbefriedigend, da sich die Kupplungsschicht durch das Formenharz gedrückt hat und wir leider diverse Lunker in der Oberfläche hatten. Das verbuchen wir dann wohl als Erfahrung. 😉
Problem war vermutlich die Kombination aus Formenharz welches nicht lange genug angeliert hat und die verwendete Kupplungspaste (fertig gemischt aus der Dose, mit Langfasern), welche sich beim Einfüllen durch das Formenharz gedrückt hat. Die Kupplungsschicht durch Baumwollflocken zu ersetzen hat das Problem bei der nächsten Form gelöst.

IMG_4704.jpg

Beim zweiten Versuch wurde die Kupplungsschicht durch Baumwollflocken ersetzt und die Rille an der Nasenleiste des Urmodells mit 2K-Spachtel verschlossen. Dadurch wurde auch die Trennebene sauberer.

Hier ein paar Bilder direkt nach dem Enformen:

IMG_4714.jpgIMG_4715.jpg

Und anschließend verschliffen und poliert:

IMG_4768.JPG

Als nächstes steht das Bauen der Flügelwurzel aus der gedruckten Form für weitere Tests und eine gedruckte Seitenleitwerks-Form an. Gleichzeitig werden Saugformen für die Leitwerke und den Flügel erstellt und gefräst. Die Formen von Flügel und Rumpf sind im CAD so gut wie fertig und warten auf Ihre Fertigung.
 
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