ALEXA'S ARROW
Ein Jet ohne Düse
Holger Willmann
Ein Jet ohne Düse
Holger Willmann
Seit September 2013 bereichert ein Modell meinen Hangar, das durch die konsequente Anpassung an meine ganz eigene Art Modellflug zu betreiben entstanden ist.
Da es etwas vergleichbares nicht zu kaufen gibt, blieb mir nur die Möglichkeit der Eigenkonstruktion. Die Entstehung, der Bau und natürlich das Fliegen mit diesem Vogel soll im Folgenden beschrieben werden.
Damit jeder weiß, um was es geht, hier vorab ein aktuelles Bild des Fliegers:
Der Aufbau von Alexa's Arrow hat von den ersten Skizzen bis zum Erstflug etwa sechs Wochen gedauert. Blenden wir also mal zurück in den Sommer 2013!
Das Konzept
Da ich eh schon dreizehn flugfertige Modelle im Hangar habe, musste ich genau überlegen, was ich eigentlich will, bevor ich etwas Neues baue. Unbedingt vermeiden wollte ich, hinterher "einen doppelt" zu haben!
Weil meine Fliegerei fast immer abseits kurz geschorener Vereinspisten stattfindet, war die Eignung für grobe Böden ein wichtiges Kriterium. Damit fallen Tiefdecker ebenso aus, wie auch Modelle mit Fahrwerk. Außerdem fliege ich mehr oder weniger unabhängig vom Wetter, also muss der Vogel auch bei bockigem Wind funktionieren. Das erfordert eine saubere aerodynamische Gestaltung ohne Ecken und "Windfänge" und das Profil sollte auch eher von der unempfindlichen Art sein.
Zusamenbauen auf dem Flugfeld? Geht gar nicht! Also liegt die Größe mit dieser Forderung schon fest. Ein Fluggerät um 800 mm Spannweite kann man einfach so in den Kofferraum werfen, ausladen, Akku rein und loslegen. Abnehmbare Flächen sind da eher hinderlich.
Was er nicht können muss: Segeln in der Thermik oder am Hang. Dafür aber Kunstflug und ordentlich rumheizen. Dennoch aber richtig langsam landen. Damit liegt das anzustrebende Gewicht fest: Es sollte unter 500 g liegen.
Und leise muss er sein! Ich fliege oft direkt neben Häusern. Also kein Pusher oder Impeller, die heulen nur.
Zu guter Letzt wollte ich schon immer mal ein positiv gepfeiltes Modell bauen.
Alle diese Eigenschaften ergaben in meinem Kopf einen gepfeilten Schulterdecker mit NACA0009, wenig EWD, V-Leitwerk und Frontmotor. Zwei Mittagspausen später hatte ich die Grundgeometrie und die Rippen aufgezeichnet. Aber wo liegt der Schwerpunkt? - Dazu brauche ich, entgegen immer wieder zu lesender Meinungen, kein Rechenprogramm. Es genügt völlig, den Neutralpunkt der Fläche grafisch zu ermitteln. Damit habe ich (beim Leitwerkler) genug Sicherheit für einen stressfreien Erstflug.
Die dazu benötigten Hilfslinien sieht man zum Teil noch auf dem Plan:
Damit sind Vorüberlegungen und Planerstellung abgeschlossen und der Bau kann beginnen!
Tragflächen:
Der Tragflügel ist eine Vollschale aus 1 mm Balsa - ohne Holm! Diese Bauweise stößt immer wieder auf ungläubiges Kopfschütteln bei "erfahrenen" Modellfliegern. Sie hat sich aber bei meinen Modellen bewährt: Ohne äußere Gewalteinwirkung (Absturz) ist noch keine kaputt gegangen.
Der Bau beginnt mit dem Zuschneiden und Verleimen der 1 mm Balsabrettchen für die Ober- und Unterschale.
Zuerst werden die einzelnen Teile zugeschnitten:
An den Nahtstellen werden sie einseitig mit Tesafilm zusammengehalten...
...das Ganze wird umgedreht und an den Fugen aufgeklappt. An den Nahtstellen werden die Einzelteile mit Weißleim vergeklebt:
Danach legt man die Schalen wieder flach auf's Baubrett, bis der Leim getrocknet ist.
In der Zwischenzeit kann man schon mal die Rippen aus dem Plan ausschneiden und auf ein Balsabrettchen übertragen.
Nachdem von den inzwischen getrockneten Schalen die Tesastreifen entfernt wurden, können nun die Positionen der Rippen angezeichnet werden. Die sind auch schon ausgeschnitten:
Die Endleiste habe ich leicht konisch gehobelt und auf die untere Schale geklebt. So finde ich die richtigen Positionen der Rippen und kann sie mit Sekundenkleber aufkleben.
Auch die Nasenleiste wird konisch gehobelt und vor die Rippen geklebt.
Als nächstes folgt der Einbauraum für die Querruderservos. Davon gibt es zwei Stück, weil ich mir die Möglichkeit offenhalten will, mit Landeklappen zu experimentieren. Die Servos sitzen also da:
Um die Kabel bis in den Rumpf ziehen zu können, sind diese Löcher sehr wichtig:
Noch ist die Fläche ein ziemlich wabbeliges Gebilde. Aber sie ist ja auch noch nicht verkastet.
Bevor die obere Schale aufgebracht wird, muss die Fläche verzugsfrei auf dem Baubrett fixiert werden. Dazu dient eine 3 mm Balsaleiste, die als Abstützung fungiert. Befestigt man die Fläche so auf dem Brett, erhält man ganz ohne Helling eine schnurgerade Geometrie:
Auf der so vorbereiteten Fläche wird jetzt die obere Schale aufgeklebt, und zwar mit Pattex Classic. Das ganze moderne, lösemittelfreie Zeug taugt nichts: tropft nicht, stinkt nicht, klebt nicht!
Damit während der Trockenzeit nichts "schief"geht, wird die Oberseite ordentlich flächig belastet!
Nachdem der Kontaktkleber getrocknet ist, kann die Fläche vom Baubrett gelöst werden. Sie ist jetzt bocksteif und federleicht. Vverziehen kann sie sich auch nicht mehr. Die Nasenleiste ist schon verschliffen und die Endstücke im Wurzelbereich sind angeklebt. Es fehlen nur noch die Randbögen und die Querruder, dann ist die Fläche rohbaufertig:
Zum Schluss werden also die Randbögen angebracht. Die bestehen aus gesperrt verleimten Balsa 5/1/5 mm und sehen vor dem Verschleifen noch nicht wirklich elegant aus:
Mit etwas Geduld und Spucke werden aus den groben Klötzen saubere Randbögen. Die Querruder habe ich auch schon zugeschnitten und etwas flach gehobelt. Passende Endleisten für ein so dünnes Profil gab's beim Händler nicht mehr: In Zeiten von ARF wird die Auswahl kleiner...
Die Fläche ist nun im Rohbau fertig:
Höchste Zeit, die Gestaltung des Rumpfes zu klären. Schließlich habe ich außer der EWD und dem Leitwerkshebelarm noch keine Details aufgezeichnet!
Um die Rumpfform festzulegen, hilft wieder ein Blick auf die anfangs geforderten Eigenschaften: Für schnellen Akkuwechsel muss die Kabinenhaube groß genug und leicht abnehmbar sein. Geringe Windempfindlichkeit schreit nach einem möglichst gut verrundeten Querschnitt und einer sauber eingepassten Fläche. Wegen der Bauchlandungen auch im rauen Gelände sollten die Lüftungsschlitze nicht unter dem Propeller, sondern seitlich oder höher positioniert werden.
Außerdem hatte ich während des Arrow-Projektes immer das Skylab von Hegi im Hinterkopf, einen Kunstflug-Schulterdecker aus den 70ern.
Das alles zusammengemischt ergab dann diese Linie:
Die Umsetzung auf ein Balsabrettchen war wegen der festliegenden Hebelverhältnisse nicht weiter schwierig. Man kriegt sogar beide Rumpfseitenteile aus einem Brettchen.
Hier sind die beiden Spanten vor und hinter den Flächen schon ausgesägt und der Kopfspant auf 2 mm Flugzeugsperrholz aufgerissen. Der trägt später den Motor, den man auch im Bild sieht: 28 mm, 45 g und 2200/min/V.
Der Motorspant ist ausgesägt und mit allen nötigen Bohrungen versehen:
Jetzt noch großzügig dimensionierte Dreikantleisten für den später zu verrundenden Querschnitt anklebben...
...und das Ganze zu einem anständigen Kasten zusammensetzen!
Auf der Unterseite stehen die Dreikantleisten vorne über die Kontur hinaus. Sie werden, bevor die untere Rumpfschale angebracht wird, noch schräg gehobelt, passend zur Linie des Kopfspants.
Damit die Fläche später sauber in den Rumpf passt, muss der Rumpfausschnitt schon vorher möglichst genau dem Umriss der Wurzelrippe entsprechen. Das ist zwar etwas aufwändig, lohnt sich aber, wie am fertigen Flieger ersichtlich ist.
Die Bauschritte sind auf den nächsten vier Bildern zu sehen:
Jetzt kann die Fläche probehalber in den Rumpf gelegt werden. Es sieht schon fast nach Flugzeug aus!
Das passt also schon mal. Es folgt die Rumpfunterseite. Dazu wird die Fläche wieder entfernt, der Rumpf umgedreht und die vorhin gezeigten Dreikantleisten passend zum Kopfspant gehobelt.
Dann mit zwei Lagen Balsa 2,5 mm den Rumpf von unten verschließen...
...verschleifen...
...und die Nase auch oben schließen und verschleifen. Der Motoreinbau ist dank reichlich Platz ohne Tricks und Verrenkungen zu bewerkstelligen.
Jetzt will ich aber den gesamten Vogel sehen! Dazu werden die Leitwerkshälften aus 4 mm Balsa ausgeschnitten und mit 120° Öffnungswinkel zusammengeklebt. Schon kann man alle Baugruppen zusammenstecken!
In dem Moment wusste ich, dass der Vogel so wird, wie ich das anfangs wollte. So konnte ich weiterbauen, ohne etwas am Konzept ändern zu müssen.
Am Leitwerk fehlen die Randbögen und die Ruderklappen. Weil ich kleine Ausschläge mag, werden die Klappen etwas grosszügiger bemessen. Überhaupt die Leitwerksgröße: Aus Gründen der Erkennbarkeit (die mit V-Leitwerk sowieso besser ist, als mit Kreuzleitwerk) hat das Leitwerk etwa 20% der Flügelfläche.
Der nächste Schritt ist der Rumpfrücken. Der Rücken wird vom Leitwerk bis zur Kabinenhaube in einem Stück beplankt. Nun kann der Rumpf verschliffen werden. Der Teil über der Fläche wird jetzt herausgetrennt. So jedenfalls hatte ich mir das ausgedacht.
Mal sehen: Ein Brett aufkleben...
...noch'n Brett...
...grob vorhobeln...
...und nach einigen Hustenanfällen...
...und einer echten Geduldsprobe...
...sind endlich alle Baugruppen in Form gebracht! Sieht fast aus, wie ein ARF-Kit.
Der Bausatz wäre allerdings unvollständig ohne eine passende Kabinenhaube. Deshalb entsteht aus diesem Balsaklotz die Tiefziehform, über der später aus einem Stück Verpackungsmaterial die Haube gezogen wird:
Verschliffen und an die Rumpfform angepasst, ist die Linie jetzt erkennbar.
Der nächste Schritt ist ziemlich spannend: Der Teil des Rumpfrückens, der über der Fläche sitzt, muss noch ausgeschnitten werden. Also wird am Cuttermesser die stumpfe Klinge abgebrochen und mit der scharfen geduldig an der angezeichneten Linie entlang geschnitten, bis das Teil herausfällt (vorne am Spant war das Brett nur angeheftet):
Endlich, nachdem das geklappt hat, kann man Alexa's Arrow mit allen formgebenden Elementen begutachten:
Auf zum Endspurt!
Wie kommt das V-Leitwerk an seinen Platz? - Mit diesem Brettchen!
(
Für die Tragfläche brauchen wir noch etwas mehr Klebefläche:
Bevor die Fläche am Rumpf angebracht werden kann, müssen an der Oberseite (da sind sie bei der Landung nicht gefährdet) die Ausschnitte für die Querruderservos ausgeschnitten weden.
Es fehlt noch die Kabinenhaube. Der Tiefziehklotz klebt mit einem Powerstrip auf einem Vierkantholz, das in einem Schraubstock fixiert ist. Im Hintergrund sieht man schon die Plastikverpackung, aus der die Haube gezogen werden soll.
(
Der Kunststoff wird mit der Heissluftpistole auf Stufe eins gut durchgewärmt und über den Klotz gezogen. Man spürt dabei, wie das Material fließt und sich fest an den Klitz anlegt. So stramm, dass man die überstehenden Ränder nach dem Erkalten erst abschneiden muss, um die Haube vom Klotz zu trennen!
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Und nachdem alle Holzteile zusammengeklebt sind und die Kabinenhaube zugeschnitten ist, sieht das so aus:
Die Übergänge zwischen Rumpf und Leitwerk haben nicht nur einen optischen Effekt, sondern sind auch für die Festigkeit unverzichtbar:
Das letzte Holzteil, das noch fehlt, ist der Rahmen für die Kabinenhaube. Der greift vorne formschlüssig in den Kabinenspant, hinten ist ein Magnet eingelassen, dessen Gegenstück im Hauptspant steckt.
Passt sehr ordentlich!
So, jetzt muss noch die RC-Anlage installiert werden und das Finish erfolgen!
RC Einbau
Für die RC-Komponenten brauche ich eine Rumpföffnung. Dafür muss wieder das Cuttermesser ran:
Die Flächenservos sind auch schon eingebaut. Die Öffnungen werden mit den Stücken wieder verschlossen, die ich vorher rausgetrennt hatte.
Das ergibt eine saubere Abdeckung. Da die Anlenkung oben liegt, ist auch die Wahrscheinlichkeit gering, dass ich mal ein Servo tauschen muss. Und wenn schon: Das Cuttermesser habe ich ja immer noch...
Die Servos für das V-Leitwerk haben reichlich Platz im Rumpf.
Die Öffnungen für die Bowdenzüge zum Leitwerk sind schon eingebaut. Damit ist der Vogel fertig zum Bespannen!
Finish
Die Namenspatin dieses Modells war der Meinung, es müsste mal etwas Farbe in den Hangar. Nicht immer nur weiss, blau, rot und orange - wo es doch so schöne andere Farbtöne gibt.
Also bin ich bei den Händlern in der Gegend auf die Suche nach Folie in Knallfarben gegangen. Einer hatte als farblich beste Variante ein Nuklear-Pink vorrätig. Leider handelte es sich dabei um Restbestände von Robbes Super-Solarfilm aus den 70ern. Die damals mit dem Zeug gemachten Erfahrungen haben mich vom Kauf abgehalten - ich hätte bei der Verarbeitung garantiert einen Wutanfall bekommen!
Das Rennen gemacht hat schließlich Oracover in Milka-Lila. Das war dem Händler meines geringsten Misstrauens offenbar so peinlich, dass er mir die Rolle quasi unter der Ladentheke verkauft hat...
Zu Hause habe ich dann verkündet, diese Farbe mit Ferrarirot kombinieren zu wollen, was auf Skepsis der Styleberaterin stieß. Aber mein Argument, dass Lila ja schliesslich eine Mischfarbe aus rot und blau ist, war dann überzeugend.
Nach ein paar Stunden Bügeln war das Finish fertig. Die Ruder wurden gleich mit angebügelt, das ist leichtgängig und spaltfrei. Ich selbst bin vom Ergebnis extrem begeistert, urteilt selbst:
Noch ein Detail der Querruderanlenkung...
...und ein Blick in den Rumpf, wo die Kabel schön unauffällig im Hohlraum der Fläche verschwinden.
Das Gewicht ohne Akku beträgt 379 g. Der erste Test des Antriebs in der Garage klang echt vielversprechend, mit einem 3S 1300 mAh Akku liegt das Abfluggewicht bei knapp 500 g. Der 13 x 13 cm (5,2 x 5,2") Graupner CamSpeed Prop sollte damit keine Mühe haben.
Fliegen
Nachdem auch meine Frau (also die Namenspatin und Styleberaterin) das Design abgenickt hatte, war es dann am Abend des 12.9.2013 soweit. Im letzten Licht des Tages habe ich ihn in die Luft geworfen und Alexa's Arrow zog einfach so aus der Hand davon.
Zu trimmen gab es nichts. Die Flugeigenschaften waren wie erwartet: Ziemlich schnell, neutral und mit direkten Ruderreaktionen. Der Überziehtest verlief unspektakulär. Anstatt abzukippen, ging der Arrow in einen gut kontrollierbarwn Sackflug über, der bei Loslassen des Höhenruders sofort aufhörte. Nach sechs Minuten erfolgte die Landung, noch ohne die Klappen zu setzen. Es gab einen geländebedingten Ringelpiez, aber wie geplant, ohne jeden Schaden.
Vom Erstflug gibt es authentische Bilder:
Mittlerweile (Januar 2015) stehen etwa 130 Flüge zu Buche. Seit dem Erstflug habe ich nichts verändert!
Die Geschwindigkeit bei Vollgas liegt bei etwa 120 km/h, und der Schub reicht für ansatzloses senkrechtes Steigen aus dem langsamen Vorbeiflug. Dabei zieht der Antrieb nur 15 A!
Es hat sich also gelohnt, durch Weglassen allen unnötigen Schnickschnacks (keep it simple) das Gewicht so weit wie möglich zu reduzieren. Colin Chapman, legendärer Lotus-Konstrukteur, hat das einst in dem Motto "Add a little lightness!" sehr treffend auf den Punkt gebracht.
Die Manövrierbarkeit ist dank spaltfreier Ruder hervorragend. Das Flugbild fällt sogar völlig unbeteiligten Spaziergängern auf, die oft stehenbleiben und dem eleganten Vogel ein paar Minuten zusehen. Kunstflug (nicht 3D!) sieht am besten aus, wenn er ruhig und flüssig geflogen wird. Wie ich aber weiß, seit mein Sohn den Vogel getestet hat, sind auch wilde Snaps und andere zackige Manöver kein Problem.
Wind ist Alexa's Arrow ziemlich egal. Der Start ist unter allen Bedingungen narrensicher: Gas rein und weg damit!
Die Landung ist nicht zuletzt wegen der zumischbaren Flaperons einfach. Mit den Klappen kann man steil über den Zaun kommen, ohne Fahrt aufzunehmen. Mit gesetzten Flaps ist prinzipbedingt das negative Wendemoment deutlich spürbar. Der Flieger will dann mit Nachdruck um die Ecke gezogen werden, bleibt aber ansonsten völlig harmlos.
Fazit:
Es hat sich in jeder Hinsicht gelohnt, Alexa's Arrow zu bauen. Das Ding macht einen Riesenspass, ist jederzeit einsetzbar, leicht in Schuss zu halten und sieht in der Luft einmalig aus - was will man mehr?