Hallo miteinander,
ich stelle Euch ein Projekt vor, was ich im letzten Winter begonnen habe und das jetzt zum Erstflug gebracht wurde.
Ein paar Worte zu meiner Person findet Ihr am Ende des Beitrags.
Auf geht's, ich freue mich auf Eure Kommentare, Kritik, Anregungen etc.
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Nurflügel „Parabola 2005“
Bernd Melchisedech, MJF München
1. Entwurf und Konstruktion
Größenverhältnisse etwa wie „Yoda 1.65 m“. Das erlaubt Verwendung kleiner preiswerter Elektroantriebe (z.B. Speed 280 direkt oder bürstenlose Außenläufer)
Flügelfläche 20 dm², Spannweite 168 cm.
Horten –Typisch, daher keine senkrechten Flächen.
Parabelform zur Reduktion des Mitteneffektes.
Moderate Zuspitzung von 0.5 wegen kleiner Re-Zahlen.
=> Flugeigenschaften gehen vor Leistung.
Ab ca. 60% Halbspannweite gerade (Bauaufwand)
Sin³ Zirkulationsverteilung, Entwurfs-ca = 0.6.
Steuerung über gemischte Höhen- und Querruder.
Entwurf mit Hilfe des „nurflügel“ Programms von Michael Möller, ETH Zürich.
Im Bild ist die rechte Klappe nach oben, die Linke nach unten ausgeschlagen. Das Programm zeigt durch Pfeile die Roll- und Wendemomente an. Man erkennt das positive, d.h. zu Rollrichtung passende Giermoment.
CAD Konstruktion
Die Flügelform lässt sich als mathematische Gleichung beschreiben. Eine mit Hilfe eines Scriptes in der Sprache Perl berechnete Zeichnung wurde als DXF ausgegeben und in CADstd (Freeware CAD Tool) eingelesen. Damit liegen die wichtigsten Zeichnungselemente bereits automatisch generiert vor, im CAD Tool wird nur noch die Detailkonstruktion durchgeführt:
Die örtlichen Profilschnitte mit den Positionen für die Rohrholme und übrigen Holmgurte wurden ebenfalls mit Hilfe eines Scriptes berechnet. Die Ausgabe erfolgte ebenfalls in AutoCAD DXF Format. Hier diente CADStd nur noch zur Visualisierung:
Mit Hilfe der DXF Daten wurden die Flügelrippen auf einer CNC-Konturfräse vom Typ „Step 4“ hergestellt. Vor Versendung der DXF Daten erfolgten anhand von 1:1 Ausdrucken genaue Kontrollen des Datensatzes:
Nach abgeschlossener Kontrolle wurde der Datensatz zum Fräsen freigegeben.
2. Baubeginn
Der als AutoCad DXF Format vorliegende Rippensatz wurde von Karl Faller, Memmingen auf einer Konturfräse vom Typ „Step-Four“ aus 2mm Balsa (Innenrippen 2mm Birkensperrholz) gefräst.
Baubrett aus 50 mm Styrodur, aufgeklebt ist der Plan der Flügelmitte mit Innenflügel, aus DIN-A3 Stücken zusammengeklebt. Das Bild zeigt die ursprünglich vorgesehene reine Holzkonstruktion mit Diagonalrippen zur Torsionsversteifung, die im Verlauf des Entwurfes durch eine Rohrholmbauweise ersetzt wurde.
Die im Bild sichtbare, geschwungene Endleiste besteht aus 1mm Birkensperrholz und wurde aus drei Teilen durch Schäftung zusammen geleimt. Schäftungslänge = 15 mal Materialstärke:
Erste Probe der CNC_gefrästen Rippen auf dem Bauplan:
Montage des Flügelmittelteils. Zu sehen sind die Stoßstellen der 8mm und 6mm Holmrohre. Die Klebungen erfolgten mit UHU Plus Endfest 300, mit Baumwollflocken verdickt:
Flügelmittelteil mit Turbulenzholm und Endleiste. Gewicht in diesem Stadium: 71g. zu erkennen sind auch die Stützfüße, die für die richtige Verwindung sorgen:
3. Aussenflügel und Rohbaufertigstellung
Die Aussenflügel wurden zunächst getrennt von den übrigen Flügelteilen aufgebaut. Die Holme wurden nach innen so lang belassen, dass sie bei der Endmontage bis an die Flügelwurzel reichen:
Anschließend wurden die Aussenflügel mit dem Mittelflügel durch Anschäftungen verbunden:
Gesamtaufnahme mit angeschäftetem linken Aussenflügel:
Aufnahme des linken Flügel-Randbogens nach Anbringung der Ruder. Gut zu erkennen ist die Verwindung („Schränkung“) des Flügels:
Damit sind die Arbeiten am Rohbau abgeschlossen.
Gewicht des Rohbaus: 137 g.
4. Rumpfbau und Anlageneinbau
Zu Unterbringung des Akkus und Antriebs wurde eine Rumpfwanne gebaut. Das folgende Bild zeigt das bereits fertig gestellte Oberteil mit den Rumpfseitenteilen:
Das Oberteil wird von unten in das Flügelmittelstück eingeschoben. Es enthält Ausschnitte an den Stellen wo die Rohrholme durchtreten. Das Bild unten zeigt die lösbare Steckung des Rumpfoberteils:
Die Servos wurden –wie beim Yoda- (www.zanonia.de/yoda) in die Flügel eingeklebt. Ich verwende Graupner C 261. Damit die Servos in den vorgesehenen Einbauraum passten, musste einer der Flansche abgesägt werden. In den Holmen mussten kleine Ecken ausgespart werden.
Das Servo wurde mit UHU Plus Endfest 300, gemischt mit Baumwollflocken, eingeklebt.
Mit seinen 9mm Breite ragt es etwas aus der Profilkontur heraus. Es wurde so eingebaut, dass es ausschließlich nach unten herausragt.
Dieselbe Methode habe ich beim Bau meines „Yoda“ ohne erkennbare Auswirkungen auf Flugleistungen oder –Eigenschaften angewandt.
Das folgende Bild zeigt die fertige Rumpfwanne mit den RC-Einbauten:
Empfänger Graupner R700. Motor: Potensky 80 W Brushless, Motorsteller YGE 12 BE, Akku 8*Sanyo Twicell AAA, Type HR-4U.
Diese Kombination wurde bereits erfolgreich am „Yoda“ mit 1.65m Spannweite getestet.
5. Bespannung und erste Flüge
Die Bespannung erfolgte mit Oralight Bügelfolie, transparent rot und weiß. Für die Ruderscharniere, die an der Flügelunterseite liegen, wurde Tesa Film verwendet.
So ausgerüstet wog der Flügel genau 402 g. Leider war der Flieger etwas schwanzlastig, so dass ich an der Nase etwas Ballast hinzufügen musste.
Erste Flüge
Die Ruderausschläge wurden für beide Funktionen (Höhe, Quer) gleichermaßen auf +- 10mm eingestellt.
Mit 25 g Ballast in der Nase war der erforderliche Schwerpunkt (exakt Hinterkante Flügel) noch nicht erreicht. Trotzdem wagte ich einige Gleitflüge aus der Hand an einer leicht abschüssigen Wiese. Die Ruderklappen waren dabei exakt im Strak und es ergab sich ein lang gezogener Gleitflug ohne Pumpen oder Unterschneiden.
Das kritische bei einem Hortenflügel ist meines Erachtens die Richtungsstabilität und insbesondere die Richtungssteuerbarkeit. Es wurde also im Gleitflug zaghaft Querruder gegeben. Es zeigten sich keine Probleme: Der Flügel kurvte prompt nach der gewünschten Richtung ein.
Am nächsten Tag wurde auf einem größeren Gelände der Motorflug erprobt.
Die ersten Flüge mit Motorkraft verliefen etwa so:
Werfen aus der Hand, Motor an, der Flügel beginnt steil zu steigen, kippt nach einer Seite ab, eiert ein wenig ‚rum und das Ganze geht von vorne los.
Der Ballast wurde auf 45 g erhöht, was nunmehr eine Schwerpunktvorlage von etwa 8 mm ergab. Damit war der Steigflug unter Kontrolle. Der Flügel steigt bei 2/3 Gas gut weg und muss nicht nachgetrimmt werden. Bei Vollgas muss auf Tiefe getrimmt werden. Dadurch wird er unruhiger um die Hochachse, wahrscheinlich weil die Auftriebsverteilung dann nicht mehr der sin³ Verteilung entspricht.
Die Ruderausschläge sind fürs erste ok, näheres muss erprobt werden. Auch scheint es dass die höhere Flächenbelastung von nun etwa 22 g/dm² dem Flieger besser bekommt, was die Steuerung um die Hochachse anbelangt.
So wurden einige erfolgreiche Starts gemacht, und ich konnte einen kleinen Bart auskurbeln. Ein Propellerblatt das mir bei der Landung abbrach beendete den ersten, erfolgreichen Flugtag.
Der Stand der Dinge
Der bisherige Verlauf ist sehr zufrieden stellend. Dennoch gibt es einige Punkte, die noch zu lösen sind und auch einiges, was man bei einem ähnlichen Projekt in Zukunft verbessern könnte:
· Ausgiebige Flugtests mit Erprobung des Kurvenverhaltens stehen noch aus.
· Flugverhalten: es gibt eine auffällige Asymmetrie: Während man rechtsrum sehr eng kurven kann, ohne abzukippen, gerät er bei Linkskurven öfter ins Trudeln. Eine Kontrolle der Verwindungen ergab keine messbaren Unterschiede. Auf der linken Flügelunterseite tritt aber die Empfängerantenne kurz vor Beginn des Ruders aus. Die Wirkung dürfte ähnlich der eines Widerstandsseitenruders sein, das den Flügel in eine Linkskurve zwingt. Hier muss eine bessere Antennenlösung her, z.B. eine zentrale Stabantenne.
· Schwanzlastigkeit: Die äußeren Flügelteile müssen leichter gebaut werden. Am besten –auch im Hinblick auf Verzüge – wäre ein durchgehender Rohrholm, der aber wegen der Parabelform einen Knick haben müsste.
· Rumpf: der Rumpf ist für die 8 AAA Zellen ausgelegt. Es geht wegen der vielen Kabel sehr eng zu. Eine bessere Rumpflösung muss her.
· Obwohl es beim Erstflug nicht windstill war, muss das Verhalten bei Wind noch erprobt werden.
· Bei Vollgas steigt der Flügel immer noch zu steil. Etwas Motorsturz könnte hier helfen.
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Zur Person
Bernd Melchisedech, geboren 1962, Flugmodellbau seit der Kindheit, aber mit Unterbrechung durch Studium und Phasen, in denen der Beruf seinen Tribut fordert.
In den 90er Jahren Freiflug (F1B, "Wakefield"), dann vom aufkommenden HLG Seglervirus infiziert und spät aber doch das RC-Fliegen erlernt.
Hauptfelder zur Zeit: Slow- und Parkflyer, kleine Nurflügel, Softliner.
ich stelle Euch ein Projekt vor, was ich im letzten Winter begonnen habe und das jetzt zum Erstflug gebracht wurde.
Ein paar Worte zu meiner Person findet Ihr am Ende des Beitrags.
Auf geht's, ich freue mich auf Eure Kommentare, Kritik, Anregungen etc.
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Nurflügel „Parabola 2005“
Bernd Melchisedech, MJF München
1. Entwurf und Konstruktion
Größenverhältnisse etwa wie „Yoda 1.65 m“. Das erlaubt Verwendung kleiner preiswerter Elektroantriebe (z.B. Speed 280 direkt oder bürstenlose Außenläufer)
Flügelfläche 20 dm², Spannweite 168 cm.
Horten –Typisch, daher keine senkrechten Flächen.
Parabelform zur Reduktion des Mitteneffektes.
Moderate Zuspitzung von 0.5 wegen kleiner Re-Zahlen.
=> Flugeigenschaften gehen vor Leistung.
Ab ca. 60% Halbspannweite gerade (Bauaufwand)
Sin³ Zirkulationsverteilung, Entwurfs-ca = 0.6.
Steuerung über gemischte Höhen- und Querruder.
Entwurf mit Hilfe des „nurflügel“ Programms von Michael Möller, ETH Zürich.
Im Bild ist die rechte Klappe nach oben, die Linke nach unten ausgeschlagen. Das Programm zeigt durch Pfeile die Roll- und Wendemomente an. Man erkennt das positive, d.h. zu Rollrichtung passende Giermoment.
CAD Konstruktion
Die Flügelform lässt sich als mathematische Gleichung beschreiben. Eine mit Hilfe eines Scriptes in der Sprache Perl berechnete Zeichnung wurde als DXF ausgegeben und in CADstd (Freeware CAD Tool) eingelesen. Damit liegen die wichtigsten Zeichnungselemente bereits automatisch generiert vor, im CAD Tool wird nur noch die Detailkonstruktion durchgeführt:
Die örtlichen Profilschnitte mit den Positionen für die Rohrholme und übrigen Holmgurte wurden ebenfalls mit Hilfe eines Scriptes berechnet. Die Ausgabe erfolgte ebenfalls in AutoCAD DXF Format. Hier diente CADStd nur noch zur Visualisierung:
Mit Hilfe der DXF Daten wurden die Flügelrippen auf einer CNC-Konturfräse vom Typ „Step 4“ hergestellt. Vor Versendung der DXF Daten erfolgten anhand von 1:1 Ausdrucken genaue Kontrollen des Datensatzes:
Nach abgeschlossener Kontrolle wurde der Datensatz zum Fräsen freigegeben.
2. Baubeginn
Der als AutoCad DXF Format vorliegende Rippensatz wurde von Karl Faller, Memmingen auf einer Konturfräse vom Typ „Step-Four“ aus 2mm Balsa (Innenrippen 2mm Birkensperrholz) gefräst.
Baubrett aus 50 mm Styrodur, aufgeklebt ist der Plan der Flügelmitte mit Innenflügel, aus DIN-A3 Stücken zusammengeklebt. Das Bild zeigt die ursprünglich vorgesehene reine Holzkonstruktion mit Diagonalrippen zur Torsionsversteifung, die im Verlauf des Entwurfes durch eine Rohrholmbauweise ersetzt wurde.
Die im Bild sichtbare, geschwungene Endleiste besteht aus 1mm Birkensperrholz und wurde aus drei Teilen durch Schäftung zusammen geleimt. Schäftungslänge = 15 mal Materialstärke:
Erste Probe der CNC_gefrästen Rippen auf dem Bauplan:
Montage des Flügelmittelteils. Zu sehen sind die Stoßstellen der 8mm und 6mm Holmrohre. Die Klebungen erfolgten mit UHU Plus Endfest 300, mit Baumwollflocken verdickt:
Flügelmittelteil mit Turbulenzholm und Endleiste. Gewicht in diesem Stadium: 71g. zu erkennen sind auch die Stützfüße, die für die richtige Verwindung sorgen:
3. Aussenflügel und Rohbaufertigstellung
Die Aussenflügel wurden zunächst getrennt von den übrigen Flügelteilen aufgebaut. Die Holme wurden nach innen so lang belassen, dass sie bei der Endmontage bis an die Flügelwurzel reichen:
Anschließend wurden die Aussenflügel mit dem Mittelflügel durch Anschäftungen verbunden:
Gesamtaufnahme mit angeschäftetem linken Aussenflügel:
Aufnahme des linken Flügel-Randbogens nach Anbringung der Ruder. Gut zu erkennen ist die Verwindung („Schränkung“) des Flügels:
Damit sind die Arbeiten am Rohbau abgeschlossen.
Gewicht des Rohbaus: 137 g.
4. Rumpfbau und Anlageneinbau
Zu Unterbringung des Akkus und Antriebs wurde eine Rumpfwanne gebaut. Das folgende Bild zeigt das bereits fertig gestellte Oberteil mit den Rumpfseitenteilen:
Das Oberteil wird von unten in das Flügelmittelstück eingeschoben. Es enthält Ausschnitte an den Stellen wo die Rohrholme durchtreten. Das Bild unten zeigt die lösbare Steckung des Rumpfoberteils:
Die Servos wurden –wie beim Yoda- (www.zanonia.de/yoda) in die Flügel eingeklebt. Ich verwende Graupner C 261. Damit die Servos in den vorgesehenen Einbauraum passten, musste einer der Flansche abgesägt werden. In den Holmen mussten kleine Ecken ausgespart werden.
Das Servo wurde mit UHU Plus Endfest 300, gemischt mit Baumwollflocken, eingeklebt.
Mit seinen 9mm Breite ragt es etwas aus der Profilkontur heraus. Es wurde so eingebaut, dass es ausschließlich nach unten herausragt.
Dieselbe Methode habe ich beim Bau meines „Yoda“ ohne erkennbare Auswirkungen auf Flugleistungen oder –Eigenschaften angewandt.
Das folgende Bild zeigt die fertige Rumpfwanne mit den RC-Einbauten:
Empfänger Graupner R700. Motor: Potensky 80 W Brushless, Motorsteller YGE 12 BE, Akku 8*Sanyo Twicell AAA, Type HR-4U.
Diese Kombination wurde bereits erfolgreich am „Yoda“ mit 1.65m Spannweite getestet.
5. Bespannung und erste Flüge
Die Bespannung erfolgte mit Oralight Bügelfolie, transparent rot und weiß. Für die Ruderscharniere, die an der Flügelunterseite liegen, wurde Tesa Film verwendet.
So ausgerüstet wog der Flügel genau 402 g. Leider war der Flieger etwas schwanzlastig, so dass ich an der Nase etwas Ballast hinzufügen musste.
Erste Flüge
Die Ruderausschläge wurden für beide Funktionen (Höhe, Quer) gleichermaßen auf +- 10mm eingestellt.
Mit 25 g Ballast in der Nase war der erforderliche Schwerpunkt (exakt Hinterkante Flügel) noch nicht erreicht. Trotzdem wagte ich einige Gleitflüge aus der Hand an einer leicht abschüssigen Wiese. Die Ruderklappen waren dabei exakt im Strak und es ergab sich ein lang gezogener Gleitflug ohne Pumpen oder Unterschneiden.
Das kritische bei einem Hortenflügel ist meines Erachtens die Richtungsstabilität und insbesondere die Richtungssteuerbarkeit. Es wurde also im Gleitflug zaghaft Querruder gegeben. Es zeigten sich keine Probleme: Der Flügel kurvte prompt nach der gewünschten Richtung ein.
Am nächsten Tag wurde auf einem größeren Gelände der Motorflug erprobt.
Die ersten Flüge mit Motorkraft verliefen etwa so:
Werfen aus der Hand, Motor an, der Flügel beginnt steil zu steigen, kippt nach einer Seite ab, eiert ein wenig ‚rum und das Ganze geht von vorne los.
Der Ballast wurde auf 45 g erhöht, was nunmehr eine Schwerpunktvorlage von etwa 8 mm ergab. Damit war der Steigflug unter Kontrolle. Der Flügel steigt bei 2/3 Gas gut weg und muss nicht nachgetrimmt werden. Bei Vollgas muss auf Tiefe getrimmt werden. Dadurch wird er unruhiger um die Hochachse, wahrscheinlich weil die Auftriebsverteilung dann nicht mehr der sin³ Verteilung entspricht.
Die Ruderausschläge sind fürs erste ok, näheres muss erprobt werden. Auch scheint es dass die höhere Flächenbelastung von nun etwa 22 g/dm² dem Flieger besser bekommt, was die Steuerung um die Hochachse anbelangt.
So wurden einige erfolgreiche Starts gemacht, und ich konnte einen kleinen Bart auskurbeln. Ein Propellerblatt das mir bei der Landung abbrach beendete den ersten, erfolgreichen Flugtag.
Der Stand der Dinge
Der bisherige Verlauf ist sehr zufrieden stellend. Dennoch gibt es einige Punkte, die noch zu lösen sind und auch einiges, was man bei einem ähnlichen Projekt in Zukunft verbessern könnte:
· Ausgiebige Flugtests mit Erprobung des Kurvenverhaltens stehen noch aus.
· Flugverhalten: es gibt eine auffällige Asymmetrie: Während man rechtsrum sehr eng kurven kann, ohne abzukippen, gerät er bei Linkskurven öfter ins Trudeln. Eine Kontrolle der Verwindungen ergab keine messbaren Unterschiede. Auf der linken Flügelunterseite tritt aber die Empfängerantenne kurz vor Beginn des Ruders aus. Die Wirkung dürfte ähnlich der eines Widerstandsseitenruders sein, das den Flügel in eine Linkskurve zwingt. Hier muss eine bessere Antennenlösung her, z.B. eine zentrale Stabantenne.
· Schwanzlastigkeit: Die äußeren Flügelteile müssen leichter gebaut werden. Am besten –auch im Hinblick auf Verzüge – wäre ein durchgehender Rohrholm, der aber wegen der Parabelform einen Knick haben müsste.
· Rumpf: der Rumpf ist für die 8 AAA Zellen ausgelegt. Es geht wegen der vielen Kabel sehr eng zu. Eine bessere Rumpflösung muss her.
· Obwohl es beim Erstflug nicht windstill war, muss das Verhalten bei Wind noch erprobt werden.
· Bei Vollgas steigt der Flügel immer noch zu steil. Etwas Motorsturz könnte hier helfen.
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Zur Person
Bernd Melchisedech, geboren 1962, Flugmodellbau seit der Kindheit, aber mit Unterbrechung durch Studium und Phasen, in denen der Beruf seinen Tribut fordert.
In den 90er Jahren Freiflug (F1B, "Wakefield"), dann vom aufkommenden HLG Seglervirus infiziert und spät aber doch das RC-Fliegen erlernt.
Hauptfelder zur Zeit: Slow- und Parkflyer, kleine Nurflügel, Softliner.
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