Korrekturen der bisherigen Beiträge (danke an @Lasse C !)
- In die FLZ_vortex hatte sich ein um 5mm verschobener Nullpunkt eingeschlichen. Die korrigierten Werte für den Schwerpunkt sind:
| Stabilitätsmaß | Schwerpunkt | Auslegungs-Ca | … mit 0,6° Klappen |
|---|
| 3% | 50,4mm | 0,36 | 0,61 |
| 4% | 48,4mm | 0,28 | 0,44 |
| 5% | 46,5mm | 0,22 | 0,36 |
- Das dxf der Flächenanschlusses hatte ungenaue Maße
Amokka-JX – Teil 4
Aspekte zur Umsetzung der Tragfläche - Die schlechte Nachricht zuerst …
Anders als Amokka Wood, das sich ja gezielt an die klassischen Holzbauer gerichtet hat, kann / sollte Amokka-JX nicht mehr einer halb-offenen Holz-Rippenkonstruktion umgesetzt werden. Zu groß wären einfach die Leistungsverluste durch die mangelnde Profiltreue, die dann dem Anspruch von Amokka-JX gerade entgegenlaufen würde.
Selbstverständlich wären GFK/CFK-Flächen gebaut in Negativformen, die beste Lösung. Aber der Aufwand für die Erstellung solcher Formen würde sich nur rechtfertigen, wenn dann auch eine entsprechende Anzahl von Flächen daraus entstehen.
Für die begeisterten „Alles-Selbst-Bauer“ teste ich gerade den Bau von Flächen, bei denen eine Beplankungsschale (GFK-Balsa-Sandwich) mit einer Negativhelling auf die Rippen-Steg-Konstruktion gepresst wird. Die Schale wird in 2 Schritten gebaut: Zunächst die Außenschicht plus Balsa-Stützmaterial auf einer Glasplatte, dann vor dem Aufpressen die Innenschicht, die dann mit der Verklebung vollends aushärtet. Die ersten Ergebnisse sind recht vielversprechend. Mehr dazu dann im Bau-Thread.
Die Hinterkante
Größte Aufmerksamkeit gilt es beim Bau auf die möglichste präzise Umsetzung des kleinen (aber feinen) S-Schlags im Profilverlauf zu schenken. Würde das nicht gelingen, müsste der „S-Schlag“ durch leichtes Setzen der Klappen nach oben simuliert werden, was einiges an Leistung kosten würde… Eigentlich kommt daher nur ein Aufbau in Negativformen in Frage.
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Die Sache mit der Spreizklappe …
Mit der festgelegten Tiefe der Elevator-Klappe und der ungefähren Positionierung und Größe der Spreizklappe, wie sie bei
Amokka Wood experimentell ermittelt wurde, schließen sich die beiden Klappen direkt hintereinander an. Sehr schön, dachte ich zunächst.
Bis ich dann stutzig wurde: Wo ist denn dann das Scharnier für die Elevator-Klappe? Oh!
Da gibt’s nur eins: Das Scharnier kommt auf die Oberseite (von dem Ansatz mit der Spreizklappe wollte ich mich nicht abbringen lassen) …
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… heißt dann natürlich auch: Die Anlenkung der Ruder erfolgt auf der Unterseite. Da die Befestigung der Servos nach wie vor an der Oberschale sein sollte, mit Zugangsdeckel auf der Unterseite, gibt es keine Überkreuz-Anlenkung der Ruder. Bei den geringen Ausschlägen der beiden Ruder dürfte dies aber kein Problem sein.
Eine komplette „Unterputz-Anlenkung“ mit IDS/LDS kommt wegen der sehr geringen Profilhöhe im Anlenkungsbereich nicht in Frage. Die effektive Länge des „Ruderhorns“ wären beim Elevon gerade mal knapp 4mm, was für die benötigte steife und präzise Anlenkung der Nurflügelklappen zu wenig ist. Die nun leicht herausschauenden Ruderhörner haben eine effektive Länge von knapp 6mm.
Ein Nachteil der Spreizklappen an dieser Stelle ist auch, dass der Torsionskasten bestehend aus Holmsteg, Ober- und Unterschale und Ruderkasten nicht geschlossen ist und daher praktisch keine Wirkung bezüglich Torsion hat. In dem Bereich der Spreizklappe muss die D-Box die komplette Torsionslast übernehmen. Zum Glück sind die zu erwartenden Torsionsbelastungen eher gering … (siehe eigenen Abschnitt).
Die Schale der kompletten Unterseite sollte entlang der Spreizklappe großzügig verstärkt werden, um etwaige Spannungsspitzen abzufangen. Praktischerweise erhält man dadurch auch eine genügend steife Spreizklappe. Die Spreizklappe wird er ganz zum Schluss herausgeschnitten, wie man es vom Heraustrennen der Ruder kennt.
Festigkeitsauslegung: Belastungen der Tragfläche
Bezüglich der Festigkeitsauslegung der Tragfläche nun die gute Nachricht: Ein „Brett“ ist wahrscheinlich der festigkeitsmäßig genügsamste Flugzeugentwurf im Vergleich zu anderen Nurflügelformen (Bow, Pfeil) – zu „Leitwerklern“ sowieso:
- Torsionsbelastung: Das flugmechanische Grundprinzip eines Bretts ist das feinst austarierte, eigenstabile Gleichgewicht aus Profilmoment und „Gewichtsmoment“. Ein kleinster Ausschlag am Höhenruder, bedeutet Änderung des Profilmoments, lässt das Brett nach oben oder unten „schießen“. Bei einer weitgehenst 0°-t/4-Linie sind daher die auf die Fläche wirkenden Torsionsmomente per se sehr klein
(Ausnahme: Voller Querruderausschlag wo die resultierenden Momente der linken und rechten Tragfläche zwar stark aber gegenläufig sind. Ich hoffe aber, dass auch in diesem Fall die Torsionsmomente auch nicht zu groß werden…)
- Biegebeanspruchung: Da hier letztlich nur das Rumpfgewicht als nicht tragende Fläche eingeht und der prozentuale Gewichtsanteil des Rumpfes zum Gesamtgewicht eher gering ist, kann auch der Holm ein gutes Stück sparsamer ausfallen.
Diese Betrachtungen sind insofern auch relevant, da ein möglichst breitbandiger Einsatz von Amokka-JX durch eine anpassbare Flächenbelastung erreicht werden soll. Das Grundgewicht sollte also nicht zu hoch werden (1,2-1,5kg wären gut), um dann möglichst flexibel mit Ballast für höhere Geschwindigkeiten zu arbeiten. Auf der anderen Seite braucht beim Bau nicht auf jedes Gramm geachtet werden – für Thermik-Segeln gibt es einfach bessere Auslegungen (
omg – doch nicht etwa ein „Pfeil“? – Doch! – siehe Intro zu Amokka-JX ) .
Die geringere Biegebelastung bedeutet auch, dass als Flächenverbinder kein spezieller CFK-Vierkantverbinder notwendig ist. Sehr bewährt haben sich einfache CFK-Rundstäbe. Bei Amokka-JX sind davon zwei mit 10mm Durchmesser vorgesehen: Einmal beruhigen „Zwei“ doch irgendwie, aber vor allem kann dadurch der Holmsteg bis an die Wurzel zwischen den beiden Verbinderhülsen geführt werden. Die V-Form von 1,5° pro Seite ergibt sich durch den „schrägen“ Einbau der Hülsen in den Flächen.
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Mit diesem 4. Teil ist das Design und die Auslegung der Fläche von Amokka-JX beendet.
Weiter geht es mit Rumpf und Seitenleitwerk, die nach einer kleinen Pause dann beschrieben werden.
Viele Grüße
Jochen
www.rc-network.de
