Vom Traum zum fliegenden Modell
Bericht: Jürgen Rosenberger
Konstruktion und Bau: Jürgen Prinz
Bericht: Jürgen Rosenberger
Konstruktion und Bau: Jürgen Prinz
"Der Stoff, aus dem die Träume sind" nannte 1971 Johannes Mario Simmel einen seiner Romane. Auf das hier vorzustellende Modell oder sagen wir besser Projekt trifft dieser Satz in besonderer Weise zu, in wie fern, erfahren sie im Folgenden.
Die ganze Geschichte
Die Grumman F9F-5 "Panther" ist ein einstrahliger Jagdbomber des US-amerikanischen Herstellers Grumman und geht auf einen Entwurf zurück, der im Jahre 1946 entstand. Im September des gleichen Jahres wurden drei Prototypen gebaut, die das britische Stahltriebwerk Rolls Royce Nene erhielten. Der Erstflug der Panther fand am 24.11.1947 statt. Später bekamen die Prototypen Zusatztanks. Die Maschine erwies sich als flugzeugträgertauglich, wurde ab 1949 in Serie gefertigt und in der Folgezeit zum meistgeflogenen Marinejäger im Koreakrieg.
Die Idee
Jürgen Prinz flog im Jahr 2002 eine 1,80 m-Panther von SM-Schmalenbach, es war sein erster Jet. Dieses Modell gefiel ihm so gut , dass er sich Jahre später entschloss, diesen Typ als Großmodell im Maßstab 1:3,5 zu konstruieren.
Die Umsetzung
"Es gibt nichts Gutes, außer man tut es!" sagt Erich Kästner in seinem Gedicht "Moral". J.P. träumt nicht, er schafft Fakten und begibt sich auf einen mühevollen Weg. Der erste Schritt war der Kauf und Bau eines Revell-Modells der Panther F9F-5 im Maßstab 1:48. Nach Abformung des kleinen Plastikmodellchens ist nun in die so entstandene Negativform in bester Zahntechnikermanier ein Inlay zu gießen, das nach Aushärtung in zehn einzelne Blöcke zerteilt wird, das Bild zeigt den Ablauf. Sinn dieses Arbeitsfolge ist es, schrittweise Punkt für Punkt die äußere Form der Revell-Panther abgreifen zu können, um dann die Maße von 1:48 über den Faktor 13,8 auf den Maßstab 1:3,5 umzurechnen. So entsteht in mühsamer Rechenarbeit, ein Computerzeichenprogramm steht nicht zur Verfügung, eine Kontur in der angestrebten Größe. Die einzeln aus den abgebildeten Blöcken errechneten Punkte werden mittels Kurvenlineal miteinander verbunden, so dass letztlich daraus die formgebenden, vorbildgetreuen Spanten entstehen. Nachzutragen bleibt, dass vor Zerteilen des Inlays die Mittellinie von der Nasen bis zum Auslass der Turbine eingezeichnet wird. Man gewinnt so in jedem Abschnitt den Mittelpunkt, von dem man die jeweils zu fertigenden Spanten hochrechnen kann. Die fertigen Spanten werden nun über dem eingangs erwähnten Mittelpunkt auf einem Aluminiumprofil aufgereiht, die Silhouette der späteren Flugzeugzelle deutet sich an. Die Freiräume zwischen den Spanten werden mit Styropor aufgefüllt. In Flucht der Spantenkonturen verschliffen entsteht nun die endgültige Rumpfform.
Zu erwähnen ist, dass auch die Flügelwurzeln mit dem NACA 2415 in dieser Phase passgenau aus zu richten sind, um später die richtige EWD zu erreichen. Bei früheren Flugversuchen mit anderen Modellen hatte sich das genannte Profil im Jetbetrieb als brauchbar erwiesen. Ebenfalls auf persönlicher Erfahrung fußend, wählt Jürgen für das Leitwerk ein NACA 009. Die Abbildung zeigt ein erstes Rohmodell, bei dem das Styropor mit Gips überzogen ist. Der ist preisgünstig und wird zur Erlangung einer glatten Oberfläche sauber verschliffen. Sechs Monate Werkstattarbeit sind verstrichen, als das erste Urmodell mit Rumpf, Leitwerken und Flügeln steht. In dieser Bauphase deutet sich an, was eigentlich zu befürchten war: Die Maschine überschreitet das kritische Gewicht von 25 kg. Die Konsequenz: Bei der Flügelstruktur sind besondere Verstärkungen erforderlich.
Der Flügelkern besteht aus Styropor. Die Rohlinge mit einer Länge von 1,25 m werden, innen und außen über je eine Schablone geführt, mittels Heißdraht aus dem Vollmaterial geschnitten. Noch ein paar Hinweise zur Herstellung der Außentanks. Der erste Schritt war die Schaffung eines Styropormodells. Anschließend galt es, eine Negativform aus GfK abzuformen. Erst danach war die Laminierung der Außentanks möglich. Jürgen stellte zunächst beide Tragflächen her, passt dann die keulenförmigen Tanks den Außenrippen an und verschraubte anschließend die Bauteile miteinander. Die Verbindung von Flächen und Rumpf bedurfte eingehenderer Überlegungen. Sie kann nicht über durchgehende Steckungsrohre erfolgen, da diese durch das Turbinenlager laufen würden. Pro Flügel sind je zwei Rohre der Größe 40 x 600 mm und 30 x 600 mm erforderlich, Die so in die Zelle eingeleiteten Kräfte nehmen zwei kohlefaserverstärkte Spanten auf. Die spätere TÜV-Abnahme zeigte, dass die Auslegung korrekt ist. Es besteht eine Belastbarkeit von mindestens 260 kg. Das Bild vermittelt das Konstruktionsprinzip der Krafteinleitung von den Steckungsrohren in den mehrfach verleimten Brückenspant. Die Steckungsrohre enden in den Flügeln jeweils an einer Sperrholzrippe. Die Steckungshülsen der Tragflächen verklebte der Erbauer mittig mit einer 4 mm MTX-Sperrholzplatte, einer 280 g/m² GfK- und einer 205 g/m² CfK-Matte. Die Styroporrohlinge werden an Flügelober- und Unterseite mit 200 mm breiten Kohlefaser-UD-Streifen über die volle Länge bis zur Außenrippe überzogen, anschließend Beplankung mit 2 mm Balsaholz. Die Nasenleiste besteht aus 15 mm profilgerecht verschliffenem Balsaholz. Nach 24-stündiger Pressung der harzverklebten Flügel erfolgt die maßstabgerechte Markierung der Querruder und Landeklappen von dem Revell-Urmodell. Zusammengebaut weist der Panther eine Rumpflänge von 3,30 m und eine Spannweite von 3,20 m auf.
Die Leitwerksherstellung erfolgte in der bereits beschriebenen Flügelbauweise Allerdings wurden für die Steckungen aus Gewichtsgründen massive 12 mm Kohlerundstäbe gewählt.
Der GfK-Rumpf
Im Gegensatz zu dem früher vorgestellten Eurofighter ist als Besonderheit für die Spezialisten unter euch ein anderer Fertigungsmodus zu vermerken. Jürgen verzichtete nicht zu letzt aus Gründen der Zeitersparnis auf den Bau einer Negativform, stattdessen überzog er das Urmodell mit Klebefolie, schaffte so eine glatte Oberfläche und laminierte nun Schicht für Schicht des späteren Flugzeugzelle auf die Urform. Der Rumpf besteht aus Vorder-, Mittel- und Heckteil. Diese werden später mit vier M5 x 20-Stahlschrauben fixiert. Die zunächst als Ober- und Unterteile separat gefertigten Elemente wurden anschließend mittels GfK-Gewebestreifen zusammengeklebt. Der Aufbau der Rumpfschale: 80 g/m² Glasgewebe, 216 g/m² Glasfaserholfasergewebe und 80 g/m² Glasgewebe. Tragende Bauteile wurden noch zusätzlich mit einer 280 g/m² Glasmatte an den erforderlichen Stellen verstärkt. Als Klebstoff wird Epoxidharz L 385 mit Härter386 der Firma R&G verwendet. Um einer Torsion des Heckteils vorzubeugen, wurde im Rumpfrücken zusätzlich eine 205 g/m² CfK-Matte einlaminiert. Drei 4 mm Pappelholzspanten ergeben ebenfalls Stabilität.
Die Einstellung der EWD erforderte intensives Nachdenken. Ursprünglich war eine EWD von 1,5°geplant. Wegen früheren Erfahrungen sah Jürgen vor, das hintere Lager des Höhenruders verstellbar zu gestalten. Bei späteren Testflügen erwies sich eine EWD von 1° als angemessen. Der Bau der Kabinenhaube war ebenfalls recht anspruchsvoll. Auchdafür entstand zunächst ein Urmodell. Außerdem sollte sie natürlich aufschiebbar sein. Das Bild des Urmodells zeigt die Urform, die spätere Haube wurde im Tiefziehverfahren hergestellt.
Das Fahrwerk - Eine echte Herausforderung
Mittlerweile ist klar, das Modell wird irgendwo zwischen 30 kg und 50 kg wiegen. Da wären Streichholzbeinchen mit Schmuckrädchen fehl am Platz. Jürgen, ein gestandener Handwerksmeister, ist gefordert. Die Drehmaschine wurde angeworfen und aus Flugzeugaluminium entstanden belastbare Fahrwerksbeine. Beim Erstflug sollte sich später herausstellen, dass das Bugfahrwerk den Belastungen nicht gewachsen ist und durch ein Stahlbauteil verstärkt werden musste. Die Fahrwerksfunktion zum Ein- und Ausfahren und die Betätigung der Bremse benötigt ein Druckluftsystem mit zwei Aluminiumtanks als Druckspeicher mit je einem Liter Fassungsvermögen.
Das Bild zeigt die Maschine im Rohbau auf der heimischen Wiese. Klappen und Ruder sind bereits funktionsfähig. Zur Wahrung des Scale-Modus wird die dunkelblaue Lackierung des Originals gewählt. Das erwies sich weder an sonnigen Tagen noch beim Fliegen als besonders vorteilhaft. Die Maschine heizt sich in der Sonne stehend nämlich sehr stark auf und muss daher abgedeckt werden, um Schäden an der Elektronik zu vermeiden. Zudem ist die Lageerkennung schwierig und auch beim Fotografieren macht es Probleme.
Der Turbineneinbau
Die Herausforderung beim Einbau der Turbine bestand darin, dass von hinten nach vorne gebaut werden muss. Der Schwerpunkt liegt im Bereich des vorderen Drittels der Tragfläche, was einen weiter vorne liegenden Einbau der Turbine erfordert. Als Triebwerke wurde eine Jetcat P200 SX mit einem Schub von 23 kg gewählt. Derartige Aggregate sind durstig. Daher war ein Tankvolumen von 6 l anzustreben, bestehend aus einem 1 l-Hopper- und einem 5 l-Haupttank.
Als Servos wurden Futaba BLS 91 57 MG mit einer Zugkraft von 40 kg und einer Haltekraft von 50 kg eingebaut. Die Empfangsanlage musste den Bestimmungen für Großmodelle entsprechend ausgelegt werden: Das gewährleisten zwei Futaba Empfänger, verbunden über eine Deutsch Powerbox Royal.
Ordnung muss sein
Die Maschine ist inzwischen fertig. Der Zeitaufwand von der Entstehung des Revell-Modellchens bis zum flugfertigen Modell betrug etwa 16 Monate. Doch nun fordert der Amtsschimmel seinen Tribut. Vollgetankt kommt der Panther auf rund 43 kg Abfluggewicht, was behördlich angeordnete Maßnahmen erzwingt. Jürgen musste zuerst den Flugsteuerausweis beim Deutschen Aeroclub erwerben, der aus einer theoretischen und praktischen Prüfung besteht. Der nächste Ansprechpartner ist das Luftfahrtbundesamt in Braunschweig. Hier waren sämtliche Pläne mit Kabelverlauf, Stromverbrauch, Flächenbelastung, Konstruktionsmerkmalen sowie Konstruktionszeichnungen und Bildern vorzulegen. Ansprechpartner für das Saarland ist Wolfgang Bücher, der als sachverständiger Prüfer des Deutschen Aeroclubs die Maschine abnahm. Zunächst erfolgte die Bestimmung des Gesamtgewichts der Panther, danach der Einzelteile, wie Flügel und Rumpf. Danach musste sich der Pilot festlegen, ob das Modell für Normal- oder Kunstflug eingesetzt werden soll. Jürgen entschied sich für die Kunstflugversion, was wegen der zu erwartenden hohen Lastvielfachen zu höheren Testlasten bei der Prüfung führte. Bei einem Rumpfgewicht von 32,5 kg werden für die Kunstflugversion 8 G gefordert. Die auf dem Rücken liegende Maschine wurde durch Auflegen von Gewichten mit 260 kg Flügelbelastung getestet. Weitere Einzelheiten bezüglich Prüfung will ich hier dem Leser ersparen. Ich möchte nur noch erwähnen, dass eine sehr differenzierte, fachkundige Begutachtung aller Flugzeugteile erfolgte. Nach Abschluss dieses Prüfverfahrens waren zwei Abnahmeflüge auf einem dafür zugelassenen Flugplatz unter Aufsicht des genannten Sachverständigen zu absolvieren. Bei diesem Test wurde geprüft, ob beim Anflug ein im wesentlichen unkritisches Verhalten besteht. Der Pilot muss in Sicherheitshöhe die Maschine mit maximal gezogenem Höhenruder bei voll gedrosselter Turbine fliegen, um das Abreißverhalten zu demonstrierenn; hierbei zeigte sich die Panther von ihrer besten Seite. Die Fahrt nimmt ab und die Nase senkt sich, sie bleibt aber stets steuerbar. Ende gut, alles gut, alle Prüfungen wurden bestanden. Die TÜV-Erlaubnis wurde für speziell zugelassene Flugplätze erteilt. Die Erlaubnis gilt für jeweils ein Jahr. Flüge in unserem Nachbarland Frankreich erfordern eine weitere Überprüfung durch einen französischen Fachmann. Wir, die Autoren, halten es für reformbedürftig, dass in den einzelnen EU-Ländern beispielsweise in Frankreich, Belgien und Deutschland unterschiedliche Richtlinien für die Zulassung von Großmodellen existieren. Jürgen darf seine Maschine mittlerweile in Deutschland und Frankreich auf speziell dafür zugelassenen Plätzen fliegen. Im Saarland gibt es allerdings nur ein Modellfluggelände, auf dem man eine 43 kg-Maschine starten darf.
Die Flugerprobung
Wir, Jürgen Prinz und ich, trafen uns an einem schönen Sommertag bei unseren Modellbaufreunden des MC-Eblange/Lothringen. Trotz gutem Wetter herrschte anfangs noch erheblicher Querwind, was Modellbaupiloten eigentlich nicht so sehr schätzen. Es wurde Abend, die Witterungsverhältnisse besserten sich und nun endlich kam es zum Start unserer Maschine. Die problemlos über den Sender gestartete Turbine schob die Maschine in die Startposition. Die Landeklappen waren in der 15° Startstellung und die Bremse geschlossen. Nun wurde die Turbine hochgefahren. Bei Vollgas rollte die Panther an, um dann nach einer Strecke von etwa 160 m im 30°-Winkel abzuheben. Einfahren von Fahrwerk und Landeklappen, das Flugvergnügen begann. Das hohe Gewicht stellt gewisse Anforderungen, das heißt die F9 musste zunächst sachte auf Höhe gebracht werden. Ist erst der nötige Fahrtüberschuss erreicht, kann es an die Ausführung von Kunstflugfiguren gehen. Weiträumiges Fliegen ist anzustreben, da zu enge Kurven wegen abnehmender Geschwindigkeit sehr schnell einen Strömungsabriss zur Folge haben könnten. Es ist eigentlich selbstverständlich, dass eine solche Maschine nur von einem erfahrenen Piloten geflogen werden sollte. Die Panther bietet keine überragenden Messerflugeigenschaften, weil sie, wie das Original, nur zwei kleine und nicht ein durchgehendes großes Seitenleitwerk hat. Looping und Rückenflug sind selbstverständlich. Einmal in der Luft, ist das Modell, die Photos zeigen es hoffentlich, vom Original kaum zu unterscheiden. Ein großes Lob an Jürgen Prinz. Nach einer Flugzeit von sechs Minuten war immer noch eine Reserve von 2,5 l Kerosin vorhanden.
Kommen wir zur Landung
Landeklappen 45°,
Speedbreaks, auf den Bildern gut erkennbar, sind ausgefahren,
Turbine auf ¾ Leistung,
weiträumiger Kurvenanflug 180°,
die Turbine wird soweit gedrosselt, dass sie gerade noch Schub erzeugt.
Beim Überflug der Platzgrenze wird der Schub völlig herausgenommen. Es folgt dann natürlich unter den Händen des Könners ein sanftes Aufsetzen und Ausrollen der Maschine. Der Pilot bevorzugt leichten Gegenwind. Dabei muss man zwar etwas mehr Gas geben, aber insgesamt ist die Landung angenehmer, während Windstille eine besonders sensible Flugzeugführerhand der 43 kg erfordert. Alles in allem ein tolles Flugerlebnis. Das ist sicherlich nichts für den weniger geübten Piloten, aber doch ein fliegerisches Highlight, wie auch unsere französischen Fliegerfreunde unter großem Beifall bekundeten. Unsere Panther und die Jetcat P200 SX haben bis jetzt 30 Flüge ohne jegliche Störung absolviert.
Fazit: Was lange währt, wird endlich gut. Ein war langer Weg vom kleinen Revell-Plastikmodell zur fast einen Zentner schweren Panther F9 F-5. Sicherlich nichts für den Jedermann-Piloten aber eben doch ein Stoff, der Träume zur Wirklichkeit werden lässt.
Grumman F9F-5 "Panther" (J. Prinz, Eigenkonstruktion) - Technische Daten | Einheit | |
|---|---|---|
| Spannweite------------------------------------------------------------- | mm | 3200 |
| Länge | mm | 3300 |
| Gewicht | g | 43.000 |
| Flächenbelastung | g/dm² | 110 |
| Schwerpunktposition (hinter Nasenleiste) | mm | 215 |
| Grumman F9F-5 "Panther" (J. Prinz, Eigenkonstruktion) - Andere Angaben | | |
| Fluggeschwindigkeit | km/h | 50 - 250 |
| Turbine | Jet Cat P 200SX | |
| Fahrwerk | Eigenkonstruktion | |
| Servos | 8 Stück | FUTABA BLS 9157MG, 40 kg |
Zuletzt bearbeitet von einem Moderator:
