Wenn Großes aus Kleinem entsteht
Jürgen Rosenberger
Jürgen Rosenberger
Wir schreiben die Mitte des letzten Jahrzehntes als Jürgen Prinz (J.P.), Modellbauer durch und durch, damit beginnt, einen lang gehegten Traum in die Tat umzusetzen. Er plant, einen Eurofighter zu konzipieren, zu konstruieren und zu bauen. Dem Ganzen ging ein Besuch beim Jagdgeschwader 73 "Steinhoff" voraus, bei dem sich Jürgen die Gelegenheit bot, einen Eurofighter nicht nur hautnah zu betrachten, sondern auch mit einem Flugzeugführer dieses Hightechwunders Erfahrungen, so zu sagen von "Pilot " zu Pilot, auszutauschen. Wenn ihr, liebe Modellbaugemeinde, den Fortgang des Geschehens verfolgen möchtet, der Reformator Luther hätte gesagt, "so leset!"
Großes beginnt im Kleinen.
Diesen Spruch, der alle Besucher des Saarlandes an den Eingangsstraßen des Bundeslandes begrüßt, setzte Jürgen schrittweise in die Tat um, nachdem erst einmal der Entschluss "Ich will einen Eurofighter!" gefasst war. Es sollte ein zweisitziger Typhoon entstehen.
Als Ausgangspunkt diente ein Revell-Modell im Maßstab 1:48. Meister Prinz bestimmte am Rumpf des Plastikmodells die Mittellinie in Längsrichtung und markierte auf ihr Bezugspunkte, die später den Positionen der Rumpfspanten entsprachen. Parallel zur eingeritzten Mittellinie auf dem Plastikmodell positionierte der Konstrukteur an der Unterseite eine Aluleiste. Beide Linien erlaubten nun eine Umrechnung der Spantabstände auf die vorgesehene Modellgröße. Für jeden einzelnen Skalierungspunkt konnte er die Abstände zwischen Außenhaut und Mittellinie des Plastikmodells, jeweils nach unten und oben, abmessen und auf den vorgesehenen Maßstab umrechnen. So entstand zunächst eine…
Seitenansicht im Maßstab 1:1
Anschließend ging es darum, die Form jedes einzelnen Spants zu ermitteln. Ausgehend von der Mittellinie wurde das Plastikmodell an den Skalierungspunkten nun zu beiden Seiten 90° zur vorherigen Größenbestimmung vermessen. J.P. ermittelte so den Flankendurchmesser des jeweiligen Spantes. Weitere Transversalvermessungen der Außenhülle in wechselnden Winkeln von 30°, 45° etc. ergaben so Schritt für Schritt die äußere Kontur jedes einzelnen Spants. Abschließend verband Prinz die Punkte mit einem Kurvenlineal, et voilà, die Form stand.
Im nächsten Schritt, Halbschalenbauweise war angesagt, wurden die inzwischen ausgesägten Spanten mittig halbiert, auf dem gezeichneten Plan positioniert und über Kieferleisten in typischer Weise miteinander verbunden. Beide Hälften wurden anschließend zum Rumpfgerüst vereinigt.
Weiteres Hirnschmalz war für die Flügelkonstruktion gefordert. Aufgrund früherer Erfahrungen wählte Jürgen ein modifiziertes NACA 009 Profil. Der Aufbau war als Styropor-Balsa-Sandwich vorgesehen. In früher geübter Weise sollte ein Konstantandraht, über innere und äußere Konturrippen geführt, den Flügelrohling aus einem Styroporklotz schneiden. Das liest sich leichter als es in praxi umsetzbar war: Das erste Problem: Es war ein stabiler Schneidbügel für eine Wurzelrippe von 1,50 m zu fertigen. Das zweite Problem: Die Vermeidung von Brandschäden. Der Flügel hat an der Außenkante eine Tiefe von 27 cm und innen 140 cm, will sagen, der Draht legte an der Flügelaußenkante eine kürzere Strecke zurück als an der Innenseite. Beim Schneiden besteht daher die Gefahr, dass Verkokelungen an der Außenseite entstehen, weil der Schneidedraht dort zu langsam über das Styropor geschoben wird.
Übung macht den Meister: Einige Probeläufe, gestützt auf Erfahrungen mit früheren Modellen, führten letztendlich zum Ziel.
So entstand zunächst der Prototyp mit einem Rumpf aus 3 mm balsabeplanktem Spantengerüst und Folie bespannten Styroporbalsa Flügeln. Nach neun Monaten Werkstattkerker standen erste Testflüge an. Im Wesentlichen ging es zu dieser Zeit darum, die Flugtauglichkeit des Konzeptes zu beweisen, das Endziel aber bleibt:
Ein Eurofighter mit GfK-Rumpf!
Ich und viele von uns hätten sich wahrscheinlich mit dem Erfolg begnügt, eine derart anspruchsvolle Eigenkonstruktion zum fliegen gebracht zu haben. Nicht so Jürgen Prinz! Seinen Plan verfolgt er weiter: Rumpf, Seitenleitwerk, Vorflügel (Canards) sollen, nein, müssen im GfK-Modus entstehen, während die Flügel, wie beim Urmodell, in Styroporbalsabauweise gefertigt werden. Die Abformung fand vor dem Erstflug des Prototypen statt, denn liebe Freunde, jeder Modellbauer weiß, mancher „Maidenflight“ endet bisweilen in der Tonne!
Im Folgenden werden nur grundsätzliche Probleme bei Entwicklung und Fertigung unseres Eurofighters angesprochen. Eines bestand darin, eine Rumpflänge von 3,30 m später in einem normalen Auto transportieren zu können. Erster Kompromiss: Der Rumpf muss teilbar sein. Die Trennungslinie liegt, wie die Bilder zeigen, im vorderen Drittel der doppelsitzigen Kabine. Die Technik wird im hinteren Rumpfkörper platziert, während in der Nasenregion Akkus und Gewichte ihren Platz finden. Die Bilder zeigen die Anordnung von Dreibeinfahrwerk, Antriebseinheit und Elektronik. Großer Wert wird auf gute Zugänglichkeit der Turbine über eine große untere Wartungsklappe gelegt. Dieses Konzept empfiehlt sich, weil dies dem Rumpf über einen durchgehenden Rücken die nötige Stabilität verleiht. Außerdem garantiert eine hinreichende Klappengröße eine bequeme Erreichbarkeit aller Rumpfinnereien.
Der GfK-Flugzeugkörper entsteht aus vier Hauptelementen : Für das Heck werden zwei hälftige Formen gefertigt, gleiches gilt für Nasen und Kabinenregion. Vier große Halbformen sind zu fertigen. Die Laminierung eines Rumpfviertels in der jeweiligen Form erfordert etwa vier Stunden Arbeit. Sind die einzelnen Inlets ausgehärtet, vereint man die jeweiligen Rumpfhalbschalen getrennt für Bug und Heck.
Im Anschluss steht der Zusammenbau des Flugzeugkörper zu einem Ganzen auf der Agenda. Etwas weniger aufwändig gestaltet sich der Bau von Seitenruder und Vorflügel, die wiederum aus zwei Hälften bestehen. Steckungen für Seitenleitwerk, Flügel und Canards müssen zuvor in die Form eingearbeitet werden. Der zeitliche Aufwand für die Herstellung der Formen sowie das spätere Laminieren von Rumpf und Seitenleitwerk lässt sich alles in allem mit je zwei arbeitsreichen Urlaubswochen veranschlagen. Ergänzend bleibt anzumerken, dass die bereits erwähnte untere Serviceluke ebenfalls in einer eigenen Form hergestellt wird. Der Rumpf ist überwiegend zweilagig laminiert, außen 80 g/m² Köpergewebe, innen 205 g/m² Matte. Belastungszonenzonen wie Fahrwerksaufnahme, Steckungshülsen für Flügel und Seitenleitwerk erhalten mit einer dritten Schicht CfK-Köpergewebe eine besondere Verstärkung.
Besondere Sorgfalt erfordert der Formenbau. Es folgt eine Lackierung der Innenseite mit Zweikomponenten-Primer, was eine exzellente Oberfläche schafft. Dies erleichtert das Herauslösen der Laminate und erspart hinterher eine aufwändige Nachbearbeitung. Danach genügt ein leichtes Anschleifen des zusammengefügten Rumpfes, um eine qualitativ hochwertige Oberfläche mit Zweikomponenten-Acryllack zu erlangen.
Arbeiten rund um das Triebwerk
Am Rumpf fehlen noch die aus Balsaholz hergestellten Attrappen für die Schubdüsen, wobei das Schubrohr mittig zwischen beiden Anordnung findet. Will man den Schwerpunkt, in der Mitte des Rumpfes berechnet, unter sparsamer Anwendung von Bleiballast erreichen, empfiehlt sich eine Positionierung der Turbine möglichst weit vorne. Zum Einbau kommt eine IQ Hammer 200+ mit einem Schub von 20 kg.
Das anvisierte Abfluggewicht des Modells von 24,5 kg kann nicht zuletzt deshalb erreicht werden, weil der Hersteller von IQ Hammer ein leichtes, speziell für Modell und Turbine passendes Schubrohr mit einer Länge von 85 cm anfertigt.
Auf ein doppelwandiges Rohr kann Konstrukteur Jürgen verzichten, weil beim Eurofighter der Jetintake, auf deutsch Lufteinlass, sehr groß ist. Der Rumpf erlaubt Dank seiner Geräumigkeit einen guten Luftfluss. Die gefürchtete Überhitzung der Zelle tritt nicht ein. Eine 20 kg-Turbine hat Durst, ein 4,5 l Tank muss her. Dieser findet seine Bleibe in Schwerpunktnähe vor dem ersten Flächensteckungsrohr. Ein quaderförmiger Kunststoffbehälter reicht vorne bis zur Speedbrake, die zur Wartungsluke umfunktioniert ist und dadurch eine gute Sichtkontrolle von Tank vor und nach dem Flug ermöglicht. Die Degradierung der Speedbrake zur Attrappe ist dem Besuch beim großen Bruder geschuldet. Im persönlichen Gespräch berichtete der BW-Pilot des Eurofighters Jürgen, die Speedbrake der Maschine führe während des Landeanfluges nach dem Ausfahren zu erheblichen Verwirbelungen mit unangenehmem Durchschütteln des Flugzeugs samt Pilot.
Die Flügelfertigung erfährt gegenüber dem Ur-Modell eine Modifikation in Form einer erhöhten Flügelschränkung. Hatte sich doch bei ersten Flügen eine leichte Instabilität um die Längsachse gezeigt. Ansonsten verläuft der Aufbau in bewährter Weise mit Styroporkern, Aramid und Kohlefaserverstärkungen in Zwischenlage mit anschließender Balsabeplankung. Die aufwändigere Stabilisierung der Widerlager ist bereits beschrieben. Die Steckungsrohre bestehen aus gewickeltem, dickwandigen CfK, was gegenüber Alurohren eine Gewichtsersparnis von ~500 g erbringt. Die Flügel erhalten nach Balsabeplankung einen 49 g/m² Glasmattenbelag. Die Oberfläche wird mit Schnellschliffgrund behandelt, danach folgt die Farbgebung mit Zweikomponenten-Acryllack.
Beim Bau eines solchen Großmodelles ist stets im Hinterkopf zu behalten, dass ein Grenzgewicht von 25 kg keinesfalls überschritten werden darf. Modelle mit einer Spannweite von 2,05 m und einer Rumpflänge von 3,30 m laufen schnell Gefahr, diesen Grenzwert zu überschreiten.
Einbauten:
Das mit Federung ausgestattete Dreibeinfahrwerk entsteht auf der Drehbank aus bruchfestem Alu. Ein- und Ausfahren der Fahrwerksbeine geschieht pneumatisch mit elektronischer Steuerung über Jettronic-Ventile. Vor jedem Flug ist der Drucktank per Mini-Kompressor mit Luft zu befüllen. Das Bugrad wird über ein hochwertiges 20 kg Servos angesteuert.
Der Eurofighter ist mit separaten, allerdings parallel laufenden Quer- und Höhenrudern ausgestattet. Die Quer-Funktion erfolgt über alle vier Ruder, ebenso die Höhensteuerung. Der Sender regelt dies über das Deltaprogramm. Die über Mischer angelegte Kopplung der vier Servos und ihrer Klappen, jeweils für die Funktionen Quer und Höhe, gewährleistet einen hohen Sicherheitsstandard; fällt ein Servo aus, bleiben immer noch drei übrig. Die Differenzierung der Ruder ist zu erfliegen.
Bei der Anordnung der Canards, so Jürgens Erfahrung, sollte der Drehpunkt nicht in der Mitte, sondern nach vorne verlagert werden. Die Entenflügel hängen idealerweise wie eine Fahne im Wind. Der im vorderen Drittel angebrachte Drehpunkt verhindert ein Aufschwingen.
Im Normalflug haben die Entenflügel eine zusätzliche Höhenruderwirkung, was sich im Kurven- und beim Looping engere Radien ermöglicht.
Pilot Prinz wird nicht müde zu betonen, bei der Jetfliegerei haben Billigheimer, auch nicht beim Bugfahrwerk, keine Daseinsberechtigung! Die Materialbeanspruchung ist bei Düsenmodellen generell hoch. Die Sicherheitsbarriere, bei jedem Modellflugzeug an sich unerlässlich, ist bei einem 300 km/h – GEFAHR! - Jetmodell extrem hoch. Das bedeutet, es dürfen nur hochwertige 20 kg-Servos eingebaut werden. Vier im Flügel, im Bugrad eins, im Seitenruder eins und ein 40 kg-Servo auf den Canards .
Die Sicherheit der Elektronik garantiert neben einer Futaba-Anlage zusätzlich ein Deutsch Powerbox-System des Typs Cockpit SRS mit Stromversorgung über zwei 4000er Lipo-Akkus.
Die Flugerprobung verlief in zwei Stufen. Erst mit dem Urmodell und später mit der GfK-Version. Der Erstflug des Prototyps zeigte eine nicht optimale Schwerpunktlage. Es gelang gerade so eben, die Maschine mit erheblicher Schwanzlastigkeit durch die Luft zu bewegen und letztendlich unter kräftigen Adrenalinausschüttungen heil auf den Boden zu bringen.
Bei weiteren Flugversuchen ergab sich eine optimale Schwerpunktlage bei 75 cm hinter der Nasenleiste. Die während der ersten Flugversuche ermittelten Werte für Schwerpunkt, Ruder und Canards wurden in der GfK-Maschine für den Erstflug übernommen.
Ein 24 kg-Modell ist kein Funflyer. Ein Jet stellt besondere Anforderungen an Gelände und Umgebung: Das Modellfluggelände muss eine Landebahn von mindestens 100 m haben sowie im Umfeld auch mal eine gefahrlose Außenlandung erlauben. Eine Flächenbelastung von 109 g/dm² erfordert eine besondere Berücksichtigung der Windverhältnisse. Idealbedingungen bietet leichter Gegenwind.
Der Start verlief völlig unproblematisch. Die Maschine blieb exakt in der Spur und hob nach 50 m im 45°-Winkel ab. Eine Besonderheit ist die Möglichkeit, sofort nach dem Start eine ¾-Rolle zu fliegen, um dann ohne Abreißtendenz in eine Links- oder Rechtskurve zu gehen. In engen Kurven oder beim Kunstflug ist die 30-03 voll in ihrem Element, was naturgemäß den Anforderungen an ein Jagdflugzeug entspricht. Die über Mischer betätigten Canards, sie laufen gegenläufig zum Höhenruder, üben volle Wirkung aus. Ihre Trimmung erfolgt unabhängig von der Höhenrudereinstellung. Expo von 70-80 % erweist sich als unerlässlich, da sonst die Tendenz zum Aufschaukeln um die Querachse entsteht. Die Entenflügel ermöglichen ein engeres Kurven- und Loopingfliegen. Die Bilder zeigen, Jürgens Fighter liebt den Kunstflug: Rollen, Steigflug und Loopings – alles was das Herz des Piloten begehrt.
Die Landung
Die Canards ermöglichen eine Schwerpunktverschiebung. Im Anflug besteht so die Option, mit einem höheren Anstellwinkel zu fliegen. Nachteil: Bei stärkerem Wind neigt die Maschine dazu, sich übermäßig anzustellen und daher zu stark abzubremsen, was zu kaum kontrollierbarem Durchsacken führt. In Kenntnis dieser Tendenz lassen sich Landungen bei widrigen Windverhältnissen nur schadlos durchführen, wenn ein geringer Anstellwinkel gewählt wird, also die Entenflügel neutral bleiben.
Was bei einem propellergetriebenen Modell kaum Probleme bereitet, Gasgeben ist beim Jet diffiziler. Die in der Gasannahme trägere Turbine zwingt den Pilot, den Anflug von Anfang an richtig einzuteilen, den Vortrieb angemessen zu dosieren, weil sonst Strömungsabriss oder Überschießen der Landebahn drohen. Eine im Anflug voll gedrosselte Turbine ist aufgrund ihrer Trägheit gegenüber dem Propellertriebwerk benachteiligt. Drehzahlen von 34.000 U/min können bei mangelndem Vortrieb zum Problem werden, da erst ab 45.000-50.000 U/min genügend Dynamik zur schnellen Schubsteigerung bestehen.
Im Klartext: Die Beherrschung unseres Eurofighters setzt gerade bei stärkerem Gegenwind fliegerische Erfahrung voraus, um den Anflug mit situationsgerechter Schubdosierung durchzuführen.
Bei einem Tankinhalt von 4.500 ml stellt Prinz den Timer bis zur Landung auf 6 min. Nach dieser Zeit sind noch 40-50 %, also circa 2000 ml als Reserve vorhanden. Trotz des gewaltigen Schubes ist die IQ Hammer mit 640 g/min durchaus sparsam.
Drehzahlbereich 34.000-124.000 U/min.
Erfreulicherweise lässt sich das Triebwerk mit V-Power Diesel mit 5 % Ölanteil befeuern. Dieser Kraftstoff ist bekanntermaßen an jeder Tankstelle zu erhalten.
Fazit
Der Bericht beschreibt die Entwicklung eines zweisitzigen Eurofighters im Maßstab 1:4,8, abgeleitet von einem Plastikmodell 1:48. Ein primär gefertigter Rohling in Holzbauweise mit Styro-Balsa-Flügeln wurde, nachdem sich seine Flugtauglichkeit erwiesen hatte, als Zwischenstation zur Abformung von Rumpf, Seitenruder und Canard benutzt. Die Flügel wurden nach Auswertung der Testflüge in modifizierter Styro-Balsa-Glasfaser-Bauweise mit Schränkung gefertigt, was eine Stabilisierung um die Längsachse ergibt. Das vorgestellte Modell ist voll kunstflugtauglich, die IQ Hammer 200 + sparsam im Verbrauch. Eine geringe Flächenbelastung impliziert eine gewisse Windempfindlichkeit.
Eurofighter Typhoon (Doppelsitzer) - Technische Daten | Einheit | |
|---|---|---|
| Spannweite--------------------------------------------- | mm | 2050 |
| Länge | mm | 3300 |
| Flächeninhalt | dm² | 225 |
| Fluggewicht | kg | 24,5 |
| Flächenbelastung | g/m² | 108,9 |
| Schwerpunkt | mm | 750 hinter Nasenleiste |
Eurofighter Typhoon (Doppelsitzer) - weitere Angaben | ||
| Maßstab | ---------- | 1 : 4,8 |
| Bauweise | ||
Rumpf | ---------- | GfK |
Tragflächen | ---------- | Styro-Balsa-Sandwich |
| Antrieb | ---------- | Turbine IQ–Hammer 200+ |
| Schubrohr | ---------- | IQ–Hammer |
| Empfänger | ---------- | Futaba R 6008 HS |
