Konstruktion und Bau einer F3A Maschine in Holzbauweise (Lightning V2.0)

[Dandi]

Hallo Kunstfluggemeinde

Wie einige von euch schon wissen, bin ich daran eine F3A Maschine auf der Basis der Lightning von Jeff Carder, zu konstruieren.

Ich möchte mir eine F3A Maschine aus verschiedenen Gründen selber bauen.

- Weil mich die Herausforderung der Konstruktion reizt, und ich lernen will, wie man so ein Flugmodell im CAD aufbaut. Kann man ja später gut auch mal ein anderes Modell bauen.
- Aus Kostengründen, weil ich wegen der Gesundheit nicht arbeiten kann.
- Mein Vater eine CNC Fräse in seiner Schreinerei rumstehen hat.
- Ich die Zeit habe.

Die Lightning ist eine ideale Basis für dieses Vorhaben. Sie wurde schon X-Mal gebaut von den verschiedensten Leuten und deren Erfahrungen kann man natürlich in die Weiterentwicklung integrieren. Und nicht zuletzt sind die originalen DXF Daten erhältlich.
Ich möchte das Modell etwas Weiterentwickeln weil die Zeit in der F3A Szene auch nicht stehen bleibt und das Original doch schon einige Jahre alt ist.
Es wird also ein 1 1/2 Decker werden. Die Rumpfform wird den aktuellen Antrieben angepasst, zum Beispiel für den Hacker Q80 der im Original kaum Platz findet.

Als erstes werde ich aber erst mal durch experimentieren das Material für die Rumpfspanten suchen. Im Original wurden die aus 3mm Pappelsperrholz gefertigt. Besser gesagt natürlich aus 1/8 Zoll.
Ich habe jetzt schon mal, als Reverenz, die Spanten F3 und F8 aus 3mm Pappel gefräst. Für die Versuche verwende ich die Originalen amerikanischen DXF Daten.
Als nächstes werden die Daten etwas geändert und die gleichen Spanten aus 2mm Flugzeugsperrholz gemacht.
Wenn dann das bestellte 0.4mm Flugzeugsperrholz gekommen ist werden noch Sandwichmaterialien getestet. Als erstes 2mm Balsa mit 0.4mm Sperrholz beschichtet. Und als zweites 3mm Depron mit 0.4mm Sperrholz.

Ziel der Versuche ist das Material mit der höchsten, oder mindestens der gleichen Festigkeit, und gleichzeitig geringstem Gewicht zu finden.

Hat jemand noch eine Idee was gehen könnte?

Zum testen der Festigkeit werden die Spanten zusammengedrückt und gemessen bei welcher Kraft sie brechen oder so stark gebogen werden dass die Funktion nicht mehr gegeben ist.

Als kleines Leckerli gibt es mal die Bilder der "Reverenzspanten"



Hier direkt nach dem Fräsen.



Und fertig verputzt


Ich hoffe das ich mit diesem Thema eine angeregte Diskusionsrunde und eine erfolgreiche Konstruktion erreichen kann.


Viele Grüsse

Dani

 

[Winterfalke]

Hast Du irgendwas mit dem anderen F3A Lightning-selber-bauen-Thread zu tun?

http://www.rc-network.de/forum/show...bau-des-F3A-Modells-Lightning-(Holzklasse-!-)

 

[Hans J]

Moin Falke ,
wenn du hier in Post 453 guckst ...
http://www.rc-network.de/forum/show...-F3A-Modells-Lightning-(Holzklasse-!-)/page31

 

[Dandi]

Ja ich habe dieses Thema hier eröffnet weil es sonst zu unübersichtlich wird. Hier geht es um meine Weiterentwicklung, der andere ist das Original.

 

[Hans J]

Moin Dani,

Ich möchte das Modell etwas Weiterentwickeln weil die Zeit in der F3A Szene auch nicht stehen bleibt und das Original doch schon einige Jahre alt ist.
Es wird also ein 1 1/2 Decker werden.

viel Erfolg bei der Weiterentwicklung der Flugzeugstatik bzw. des -gewichts. Ist schon eine Heidenarbeit die du dir da auflädst.

Was die aerodynamische Weiterentwicklung anlangt, möchte ich dich auf - aus meiner Sicht - zwei bemerkenswerte Ansätze hinweisen, die beide ohne T-Canalizer auskommen:
- die Untersuchungen und die Lösungen von Alex Voicu
http://www.rcuniverse.com/forum/rc-pattern-flying-101/11585841-airflow-visualisation.html
- das Konzept von Bryan Hebert bei der Allure:
http://www.rcuniverse.com/forum/electric-pattern-aircraft-385/11599859-allure-bryan-hebert.html

Hier noch ein Video über die Messerflugfähigkeiten der Allure (ohne Canalizer):
http://www.ckaero.net/blog/2014/12/09/allure-pure-knife-edge-demonstration/

 

[Hannes Kolks]

...
- die Untersuchungen und die Lösungen von Alex Voicu
http://www.rcuniverse.com/forum/rc-pattern-flying-101/11585841-airflow-visualisation.html
...

Hans, danke für den Hinweis. Ein SEHR interessanter Beitrag!

lg
Hannes

 

[Winterfalke]

Moin Falke ,
wenn du hier in Post 453 guckst ...
http://www.rc-network.de/forum/show...-F3A-Modells-Lightning-(Holzklasse-!-)/page31

Hallo Hans, Du kennst eben Deinen Monster-Thread ziemlich gut.

 

[Dandi]

So es geht ein kleines Stück weiter.

Spant F3 und F8 etwas abgeändert und aus 2mm Flugzeugsperrholz gefräst.
Rein so vom anfassen her sind die deutlich stabiler als die aus Pappel. Aber man wird sehen.
Die Gewichte reiche ich heute Abend mal nach.

@Hans: Danke für die Links. Da fängt man dann doch wieder an zu studieren ob 1 1/2 Decker wirklich die beste Wahl ist.



Lg Dani

 

[Hans J]

Spant F3 und F8 etwas abgeändert und aus 2mm Flugzeugsperrholz gefräst.

Moin Dani,

wenn du es veröffentlichen magst interessiert mich neben den Gewichten der beiden Spanten im Vergleich zu den Originalen auch, wieviel länger die Fräse bei den neuen Spanten laufen mußte? (doppelt/dreimal so lang? ... grobe Schätzung).
Mich interessiert ein wenig auch der Aufwand deines Projekts. (Ich kann halt meine berufliche Vergangenheit als "Ökonom" nicht ganz abschütteln. )
Halte mich persönlich - wo immer möglich - an KISS: Keep it strictly simple.

 

[Hans J]

... aus 2mm Flugzeugsperrholz gefräst.
... sind die deutlich stabiler als die aus Pappel.

Mehr Stabilität ist m. E. bei der Lightning wirklich nicht erforderlich.
Vielleicht mal die Umrisse der Originalspanten etwas ausdünnen und dann in 2mm Flugzeugsperrholz fräsen? Führt aber wohl zu mehr Bauschwierigkeiten (Befestigung der Spanten an den Hellingstützen).
Gibt es eigentlich auch 2 oder 2,5mm Pappelsperrholz?

 

[Dandi]

Hallo zusammen.

Erst mal die harten Fakten:

Spant F3:
Pappel 3mm Originaldaten 8.5g
Birke 2mm abgeändert 8.8g

Spant F8:
Pappel 3mm Originaldaten 6.9g
Birke 2mm abgeändert 10.2g

Sieht erst mal enttäuschend aus. Bei beiden Spanten lässt sich aber noch einiges sparen wenn ich die Originalkontur wieder als Basis nehme. Dem aufmerksamen Leser ist vielleicht aufgefallen das ich die Spanten mit den Aussparungen insgesamt 3mm breiter ausgeführt habe, weil ich dachte dass es förderlich ist für die Steifigkeit. Mann war das eine doofe Idee!
Wenn ich dann noch die Teile vom Spant die die Kontur bilden statt in 3mm nur noch in 2mm ausführe sollten wir der Sache schon viel näher kommen. Die Stabilität sollte dadurch noch locker gegeben sein.
Bei Spant F8 lässt sich einfach schon durch die Masse an sich verhältnismässig weniger Gewicht einsparen. Spant F8 ist also vielleicht einer der mit Pappel doch leichter ist.

@ Hans:

Was meinst du genau mit welchen aufwand das Projekt haben soll?

Die Fräszeiten sind natürlich schon sehr unterschiedlich. Bei den Originalen lag die bei etwas über einer Minute/Spant. Bei denen aus Birke lag sie schon etwa bei 4.5 Minuten/Spant. Aber so aussagekräftig sind die Zeiten noch nicht. Da sind viele Faktoren die noch optimiert werden können bis zur endgültigen Produktion. (Sicherheitsebene, Vorschub, Bearbeitungsreihenfolge)

Die Stabilität soll eigentlich ja auch gar nicht erhöht werden. Sondern das Gewicht. Deshalb kann man jetzt natürlich die Spanten so lange ausdünnen bis die gleiche Festigkeit erreicht ist.
Wegen den Helingstützen mache ich mir eigentlich keine Sorgen. Es gibt dann zu diesem Modell eine komplette Heling aus dem CAD. Habe keine Lust mit Meterstab und Laser zu hantieren. Heling zusammenschrauben, hinstellen, und die ganzen Spanten auf die Stützen montieren. die werden dann so gestaltet das sie automatisch in der richtigen Position sind. (Winkel usw) Befestigungsvariante weis ich auch noch nicht genau ( schrauben, stecken, klemmen) das entscheidet sich wenn feststeht wie viel Platz vorhanden ist.

Soviel ich weis gibt es Pappelsperrholz nur bis 3mm. Dünner Habe ich noch nie gesehen.


So ich hoffe ich konnte alle Klarheiten beseitigen.

Gruss Dani

 

[guidos]

moin,

Die Stabilität soll eigentlich ja auch gar nicht erhöht werden. Sondern das Gewicht.

soso ? dann pack doch eine stange blei in den rumpf, spart arbeit

ich gehe aber mal davon aus das du das gewicht verringern willst.
wenn du so einen aufwand betreibst versuche doch mal ein balsa gfk sandwich zu bearbeiten.
da die spanten zum größten teil nur formgebende funktion haben würde ich das mit einem 1-1,5 mm balsa / 40g glasgewebe / 1-1,5 mm balsa fertigen.
die balsabretter vorher in der nötigen breite zusammenkleben und dann eine lage 40g gewebe drauf, dann wieder balsa.

allerdings weiß ich nicht wie das in der fräse funktioniert weil ich davon keine ahnung habe.

hatte früher einmal den aufwand betrieben bei einem holzrumpf. mit 4mm motorspant und 3mm hauptspanten.
den motorspant habe ich aus 1mm sperrholz, 2mm balsa und wieder 1mm sperrholz gemacht, die hauptspanten aus eben diesem balsa/gfk zeug. dazu die beplankung deutlich dünner gemacht und nur kleine querversteifungen als druckstützen eingebaut.
statt 360g wog der nachher nur noch 150g bei gleicher stabilität (na ok, ich hab den jetzt nicht extra zerbröselt zum messen aber in der luft ging der nicht kaputt und etwas ruppigere landungen hat der auch locker weggesteckt.)
dazu noch das holz wirklich nach gewicht sortiert und nur das leichteste zeug genommen.
das gewebe vor dem auflegen noch mit löschpapier abgesaugt.

aber : ich weiß eben nicht ob man sowas in einer fräse vernünftig bearbeiten kann, das balsa franst trotz des gewebes etwas mehr als sperrholz.


guido

 

[Dandi]

Ups da fehlt wohl ein wort. Ja balsakombinationen folgen noch. Und das mit dem GFK ist eine überlegung wert. GFK+CFK lasen sich gut mit der fräse bearbeiten. Sind einfach beide ziemliche Fräserkiller.

 

[Hans J]

Moin Dani,
meine Frage

Was meinst du genau mit welchen aufwand das Projekt haben soll?

...hast du hiermit schon für mich ausreichend beantwortet, danke!

... Fräszeiten... Bei den Originalen lag die bei etwas über einer Minute/Spant. Bei denen aus Birke lag sie schon etwa bei 4.5 Minuten/Spant.

Meine selbst ausgesägten Spanten, die zum Teil sogar aus überdimensionierten 4mm Pappelsperrholz bestanden, wogen insgesamt mit Carbonverstärkungen ca 152 gr. (Lightning-Thread #32)
http://www.rc-network.de/forum/show...Lightning-(Holzklasse-!-)?highlight=Selbstbau
Wieviel glaubst du durch Optimierung der Spanten insgesamt sparen zu können?

 

[Dandi]

So ich habe mal wieder was gemacht.

Bei beiden Spanten wurden die Wandstärken reduziert.

Jetzt bin ich mit dem Gewicht bei:

F3 = 7.1 g
F8 = 6.5 g

Das heisst bei F3 konnte ich 17% und bei F8 6% gegenüber den originalen einsparen.
Wie schon oben erwähnt lässt sich bei F8 grundsätzlich weniger sparen weil der schon von Grund auf sehr dünn ist.

Ich denke wenn ich auf eine Reduktion von 15-20% komme wäre das okay. Klar mehr ist auch gut aber es soll ja auch noch halten.
Und wenn ich jetzt einfach mal die Daten von Hans übernehme, Ausgangsgewicht von 152g ist das eine Ersparnis von 22.8g - 30.4g.

Aber es kommen ja noch die Varianten mit dem 0.4mm Sperrholz.

Ist also noch nichts entschieden!



Gruss Dani

 

[Panzi]

Ausgangsgewicht von 152g ist das eine Ersparnis von 22.8g - 30.4g.

Ich bin zwar kein Ökonom, und Leichtbau heißt ja immer überall ein bischen einsparen, aber sollte man das "Geld" nicht in leichteres Balsa investieren. (Das war bis jetzt eher das Hauptproblem des Gesamtgewichtes, zumindest bei mir.) Ich hatte 3mm Balsa um 30g. Bei Einsparung von 5g/Brett sind das sicher 60-100g.
Aber natürlich 100 + 30 sind auch 130....

Auf jeden Fall ein tolles Projekt. Bin schon sehr gespannt wies weiter geht.....
Super Dani!

Panzi

 

[Dandi]

Hallo panzi. Klar was bis jetzt gelaufen ist lässt vermutlich jeden Ökonom verzweifeln. Ich hätte selber Angst davor die Stunden die in diese zwei Spanten geflossen sind zu rechnen. ( vorallem weil die für das Endprodukt gar nicht zu gebrauchen sind ) Aber wenn die ganzen "Forschungen" abgeschlossen sind habe ich so viel Übung im Spanten zeichnen dass der Rest um so schneller geht! Und ich sehe das halt etwas wie beim Indoor. Manche denken wenn man da um halbe Gramm kämpft, der spinnt doch, aber in Summe sind genau diese Dinge das was den Unterschied ausmacht. Und wenn man heute keinen Doppeldecker bauen will muss man nur umso mehr auf das Gewicht achten. Aber du hast natürlich recht. Leichtes Balsa ist das A und O für dieses Projekt. Und ich stehe deshalb auch schon in Verhandlung mit meinem Balsamann.

 

[Dandi]

Hallo Kunstfluggemeinde

Tut mir leid das grad nicht viel gelaufen ist. Sind halt immer mal andere dinge zu erledigen.

Aber eines ist schon mal passiert. Das 0.4mm Flugzeugsperrholz und die 2mm Balsabretter sind angekommen. Leider ist das Balsa sehr schwer, obwohl ich um sehr leichtes gebeten habe. (32-40 Gramm/Brett) Habe deshalb mal in meinem Lager geschaut ob nicht doch noch was rumliegt das ich für die Versuche verwenden kann. Habe noch eines gefunden das mit 22 Gramm dem Ziel recht nahe kommt. Ist mit 110Kg/m3 immer noch zu viel aber einiges besser als die 200Kg/m3 von den bestellten Brettern.

Werde deshalb die nächsten Tage verschiedene Materialkombinationen verleimen und dann wieder die Fräse starten.


Gruss

Dani

 

[Dandi]

Einmal RESET-Knopf bitte

Einmal RESET-Knopf bitte

Hallo liebe Kunstfluggemeinde

Es gibt eine schlechte und aber auch eine gute Nachricht.

Die schlechte zuerst.
Das Projekt Lightning 2.0 im geplanten Sinne ist gestorben.
Der Hauptgrund dafür ist der das ich mich jetzt schon zu oft und vor allem zu lange wegen Referenzen und Abhängigkeiten in der Konstruktion rumärgern musste. Und je mehr Teile zu der Baugruppe dazukommen um so schlimmer wird es.
Das Problem ist das bei den Originalen DXF Dateien die ich von der Lighning bekommen habe die Qualität sehr schlecht ist und mein CAD ja auch keine Ahnung hat in welcher Reihenfolge die Striche und Punkte ursprünglich mal gezeichnet wurden. Ergebnis war einfach, das wenn ich in der Baugruppe etwas ändern wollte, meist mehrere Dinge in anderen Skizzen oder Teilen anpassen oder neu definieren musste damit wieder eine korrekte Lösung gefunden wurde.
Dann wollte ich ein Oberflächenmodell erstellen und die Spanten selber ableiten. Aber das ging auch nicht weil der Rumpf mehr nach moderner Kunst als nach Flugzeug aussah. Vermutlich aus den selben Gründen wie oben beschrieben. (CAD Profis mögen bitte nachsichtig sein, es ist gut möglich das ich selber eine Fehlerquelle dazu gebracht habe. Aber zu meiner Verteidigung muss ich sagen dass ich schon vieles und auch sehr komplexes konstruiert habe, ohne diese Probleme)

Nachdem der Versuch von der Lighning ein Oberflächenmodell zu erstellen misslang, zeichnete ich ein Modell einfach so mal von Null her. Es ist nicht als echter versuch zu betrachten ein echtes Modell daraus entstehen zu lassen aber ich wollte einfach wissen ob dieser Weg rein zeichnerisch nicht vielleicht sogar einfacher ist.
Ergebnis ist das innerhalb von einem Nachmittag ein Flächenmodell eines Doppeldeckers mit abgeleiteten Rippen, Nasen- und Endleisten in der oberen Fläche entstand. Und das beste daran wenn ich jetzt irgend was an der Geometrie ändere sind alle Teile sofort angepasst. Ohne Fehlermeldungen.





Somit komme ich jetzt zu der guten Nachricht.

Das Projekt F3A Maschine in Holzbauweise konstruieren und bauen geht weiter. Wenn auch unter anderem Namen.
Bis zur Definition eines geeigneten Namens heisst das Projekt jetzt erst mal "F3A punkt punkt" wer einen schönen Namen hat kann sich ja mal melden.

Da mir die Doppeldecker so sehr gefallen, und ich glaube das man mit den aktuellen Entwicklungen was die Auslegung und die Geometrie betrifft, durchaus in der Lage sein sollte so ein Modell in Holz zu bauen, wird es also einer.

Die früheren Doppeldecker hatten Spannweiten von ca 1750mm und eine hohe Streckung. Die neusten Modelle haben aber nur noch ca 1600mm Spannweite und dadurch eine kleinere Streckung weil die Gesamtfläche sogar noch leicht zugenommen hat. Das hilft mir bei der Konstruktion in Holzbauweise. Grössere Rippen sind leichter als längere Holmen. Zudem sind die Belastungen in der Struktur kleiner weil die Flächen kürzer und gleichzeitig dicker sind. Bei einer Spannweite von 1600mm kann man sich auch die Teilung der Flächen sparen.
Der Rumpf ist bei den Doppelflüglern viel schlanker und dadurch auch leichter.

Ich habe nach Studie der verschiedenen existierenden Modelle schon etwas angefangen zu zeichnen aber noch keine schlauen Bilder gemacht davon.
Werde das morgen mal nachreichen.

Da dies ein Modell von null an wird hoffe ich auf grosse Hilfe von euch damit ab Herbst diesen Jahres mit dem Bau des ersten Prototypen begonnen werden kann.

Als erste Frage hätte ich da zum Beispiel: Wie lange ist ein Spinner bei einem Coaxantrieb? Damit der Rumpf nicht zu lang wird.
Wie gross ist der Winkel von der horizontalen bei den Höhenrudern? Die stehen recht steil nach unten. Ansichten von Oben und den Seiten findet man praktisch von jedem Modell aber von vorne fast nicht!

Gruss aus CH
Dani

 

[Dandi]

Mal die ersten Bilder

Mal die ersten Bilder

Hallo zusammen.

Habe mal paar Bilder von dem ersten echten Entwurf gemacht. Etwa so könnte es mal aussehen. Was meint ihr dazu?

Die Flächen sind meiner Meinung viel zu dick. Habe sîe mit den Profilen die ich von der Lightning habe gezeichnet. Leider habe ich bis jetzt nirgends angaben gefunden was für Profile bei den Doppeldeckern verwendet werden.
Weiss da jemand mehr?

Spannweite 1600mm
Länge ohne Spinner 1900mm
Flächeninhalt 96dm2

Gruss aus CH
Dani