Parabola 2005

von Bernd Melchisedech

Entwurf und Konstruktion

Das Modell lehnt sich in seiner Größe an den Yoda 1.65m an, das erlaubt die Verwendung kleiner preiswerter Elektroantriebe (z.B. Speed 280 direkt oder kleine bürstenlose Außenläufer). Die Flügelfläche ist ca. 20dm², Spannweite 168cm, Horten-Auslegung, daher werden keine senkrechten Flächen benötigt. Ausserdem Parabelform zur Reduktion des Mitteneffektes mit moderater Zuspitzung von 0.5 wegen kleiner Re-Zahlen.

Die Flugeigenschaften gehen vor Leistung, ab ca. 60% der Halbspannweite gerader Flächenverlauf wg. geringerem Bauaufwand, Zirkulationsverteilung Sin³, Entwurfs-ca = 0.6, Steuerung über gemischte Höhen- und Querruder. Der Entwurf wurde mit Hilfe des "nurflügel" Programms von Michael Möller und Frank Ranis ausgelegt und gerechnet.

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. zur Rollrichtung passende Giermoment (Horten-typisch).

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 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 als DXF.

Vor dem Fräsen wurde mit 1:1-Ausdrucken die Daten kontrolliert, danach erhielt Karl Faller die Freigabe zum Fräsen, Rippen 2mm Balsa, Innenrippen aus gleich dickem Birkensperrholz.

Prüfausdruck der Rippenkonturen

fertig gefräste Rippen

Baubeginn

Das Baubrett besteht aus 50mm Styrodur, aufgeklebt ist der Plan der Flügelmitte mit Innenflügel aus DIN-A3 Stücken zusammengeklebt. Das Bild zeigt noch die ursprünglich vorgesehene reine Holzkonstruktion mit Diagonalrippen zur Torsionsversteifung, diese wurde im Verlauf des Entwurfes durch Rohrholmbauweise komplett ersetzt. Die ausserdem im Bild sichtbare, geschwungene Endleiste besteht aus 1mm Birkensperrholz und wurde aus drei Teilen geschäftet (Länge der Schäftung = 15x Materialstärke).

Bauunterlage mit gebogener Endleiste

Schäftung

Flügelmittelteil

Alles auffädeln, ausrichten, verkleben, Stoßstellen der 8mm und 6mm Holmrohre mit UHU Plus Endfest 300 eingedickt mit Baumwollflocken sauber verkleben.

Mittelteil, alles mit Nadeln fixiert

Aussenflügel und Rohbaufertigstellung

Die Aussenflügel wurden zunächst getrennt von den übrigen Flügelteilen aufgebaut. Die Holme wurden nach innen so lang belassen, dass sie beim Zusammenbau aller Flächenteile bis an die Flügelwurzel reichen.

linker Aussenflügel mit überstehenden Holmen

Anschließend wurden die Aussenflügel mit dem Mittelflügel durch Anschäftungen verbunden.

Verbindung von Mittel- und Aussenflügelteil

Gesamtaufnahme mit angeschäftetem linken Aussenflügel

linker Flügelrandbogen nach Anbringung der Ruder, Schränkung gut erkennbar

Die Arbeiten am Rohbau sind damit abgeschlossen, er wiegt jetzt 137g

Rumpfbau

Rohteile für Rumpf und Aufhängung

Zur Unterbringung des Akkus und Antriebs wurde eine Rumpfwanne gebaut. Das Oberteil wird von unten in das Flügelmittelstück eingeschoben. Es enthält Ausschnitte an den Stellen, wo die Rohrholme durchtreten. Technische Daten der Ausrüstung:

Empfänger Graupner R700
Motor: Potensky 80 W Brushless
Motorsteller YGE 12 BE
Akku 8x Sanyo Twicell AAA, Type HR-4U

Diese Kombination arbeitet bereits problemlos im Yoda 1.65m.

lösbare Verbindung zum Rumpf, mit Ausschnitten für Holme

Rumpf mit Oberteil als Verbinder zur Fläche

Anlageneinbau

Die Servos wurden wie beim Yoda in die Flügel eingeklebt, es werden Graupner C 261 verwendet. Damit die Servos in den vorgesehenen Einbauraum passten, musste einer der Flansche abgesägt werden. In den Holmen mussten kleine Ecken ausgespart werden. Die Servos wurden mit UHU Plus Endfest 300, gemischt mit Baumwollflocken, eingeklebt. Mit 9mm Breite ragen sie etwas aus der Profilkontur heraus. Wie bei Yoda werden die Servos so angeordnet, daß sie ausschließlich nach unten herausragen.

Endarbeiten

Die Bespannung erfolgte mit Oralight Bügelfolie, transparent rot und weiß. Für die Ruderscharniere, die an der Flügelunterseite liegen, wurde Tesa-Film verwendet. So ausgerüstet wiegt der Flügel genau 402g. Leider war er etwas schwanzlastig, so dass an der Nase etwas Ballast hinzugefügt werden musste.

Erste Flüge

Die Ruderausschläge wurden für beide Funktionen (Höhe, Quer) gleichermaßen auf +- 10mm eingestellt. Mit 25g Ballast in der Nase war der erforderliche Schwerpunkt (exakt Hinterkante Flügel) noch nicht erreicht. Trotzdem wurden einige Gleitflüge aus der Hand an einer leicht abschüssigen Wiese gewagt. 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, dabei zeigten sich keine Probleme: Der Flügel kurvte prompt nach der gewünschten Richtung ein.

Am nächsten Tag wurde auf einem größeren Gelände der Kraftflug erprobt, die ersten Schwerpunktvorlage von etwa 8mm bedeutet. Damit war der Steigflug unter Kontrolle, der Flügel steigt bei 2/3 Gas gut weg und muss nicht nachgetrimmt werden. Bei Vollgas muss tief getrimmt werden. Dadurch wird der Flügel unruhiger um die Hochachse, vermutlich 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 bei der Steuerung um die Hochachse spürbare Verbeserung bringt. So wurden einige erfolgreiche Starts gemacht und es konnte ein kleiner Bart ausgekurbelt werden. Ein Propellerblatt, das bei der Landung abbrach, beendete den ersten, erfolgreichen Flugtag.

Ready for takeoff

Stand der Dinge

Der bisherige Verlauf ist sehr zufriedenstellend. Dennoch gibt es einige Punkte, die noch zu lösen sind und auch einiges, was bei einem ähnlichen Projekt in Zukunft verbessert werden könnte:

Ausgiebige Flugtests mit Erprobung des Kurvenverhaltens stehen (noch) aus
Flugverhalten: es gibt eine auffällige Asymmetrie, während man rechtsherum sehr eng kurven kann ohne abzukippen, gerät das Modell bei Linkskurven öfter ins Trudeln. Eine Kontrolle der Verwindungen ergab keine messbaren Unterschiede. Auf der linken Flügelunterseite tritt 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 wegen der Parabelform einen Knick haben müsste.
Rumpf: der Rumpf ist für 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.

Fragen und Kommentare

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