F5F Nurflügel Vespertilio

von Bernd Pfeiffer und Andreas Weiser

Risszeichnung

Als ich das erste mal ein F5F Modell fliegen sah, war ich von dieser Wettbewerbsklasse begeistert. Sie verband zwei F3B-typische Disziplinen, kam aber ohne das nervige Windenaufbauen aus.

Irgendwann kam Andreas und sagte, er wolle sich jetzt einen heißen Flieger bauen zum Heizen und Thermikfliegen. Jetzt mußte er nur noch überzeugt werden, meinen Flieger zu bauen und nicht den Flieger, für den er sich schon den Rumpf besorgt hatte. :-) Also wurde auf Basis der Erfahrungen, die wir mit Yoda und der Aurora (Evo) gemacht hatten, ein Nurflügel entworfen.

Folgende Anforderungen und Eckpunkte wurden an den Entwurf gestellt:

Aerodynamik optimiert auf F5F (F5B-10)
Ohne Motor einsetzbar als reiner Segler für NF-Wettbewerbe
Verwendung des MH33 als Flügelprofil. Es hat in einem sehr großen Anstellwinkelbereich einen niedrigen cw-Wert, somit dürften sich keine Probleme durch die Verwindung ergeben.
Die Auftriebsverteilung darf beim Strecken- bzw. Speedflug von der Ellipse abweichen, da der Profilwiderstand hier die dominierende Größe ist.
Im Zeitflug soll durch den Tiefensprung eine möglichst elliptische Auftriebsverteilung erreicht werden.
Da der Gesamtflächeninhalt (Tragfläche + Höhenruder) limitiert ist, hat der Nurflügel automatisch eine größere Flügelfläche als ein Leitwerkler zur Verfügung, diese wird in höhere Spannweite und damit Streckung umgesetzt.

Auftriebsverteilung

ca-Verteilung bei Speed/Strecke Ca=0,1 (Klappen im Strak, orange Kurve mit Winglet berechnet)

Im Speedflug kann es zu Abtrieb im Außenflügel kommen, deshalb fiel die Wahl auf das MH33, es ist nicht nur ein sehr schnelles Profil, es verkraftet vorallem auch leicht negative ca-Werte ohne hohen Wiederstandszuwachs.

ca-Verteilung bei Zeit-/Thermikflug (WK 5°, HR -2°)

Die beiden Diagramme zeigen Zwischenergebnisse für die Entwicklung der Flügeltiefenverteilung. Das zweite Diagramm zeigt im Bereich von 0,3 bis 0,5 der normierten Spannweite noch eine deutliche Abweichung zur Ellipse. Hier wurde die Flügeltiefe weiter angepaßt.

Überzeugungsarbeit

Der Entwurf war fertig, jetzt mußte Andreas überzeugt werden, diesen auch zu bauen. Irgendwann sagte er: "Bernd, Du hast es wieder mal geschafft, ich baue das Modell." Wir einigten uns darauf, gleich zwei Modelle parallel zu bauen, eins für ihn und eins für mich. Beide sollten für den Alltagsbetrieb gebaut und ausgerüstet werden, es wurde also kein großer Wert darauf gelegt, direkt mit diesen Modellen gleich Wettbewerbe bestreiten zu können.

Andreas kümmerte sich um die Motorisierung, da ich keine große Ahnung von Elektroflug habe. Durch meinen Arbeitsplatzwechsel, Umzug und die fehlende Werkstatt wurde Andreas' Flieger als erster fertig, bei meinem fehlt noch die Beplankung.

Letztens habe ich Andreas mit dem Modell fliegen gesehen und war begeistert. Mitlerweile hat meine Vespertilio auch schon einige Flüge hinter sich. nach den guten Erfahrungen werde ich 2005 mit dem Bau einer Negativform beginnen.

Flugbericht der ersten Vespertilio

Vespertilio vor Erstflug noch mit Seglerrumpf

Einfliegen

Der erste Flugversuch fand in der Seglerversion mit einem Gewicht von 1600g statt. Der Handstart war einwandfrei, es folgte ein langes Gleiten, die Reaktion auf Höhe und Quer waren soweit gut. Die nächsten Versuche wurden dann schon mit Antrieb gemacht, 8 Zellen 1900er Sanyo an einem 15x13 Propeller ergeben ca. 1,7min Vollgas.

Flugeigenschaften

Nach dem Erfliegen des Schwerpunktes fliegt das Modell sehr gutmütig, dynamisch und reagiert gut auf Thermik, man kann trotz des Gewichts von 2,3kg auch in niedriger Hohe gut in der Thermik kreisen.

Landung

Die Landung ist unkritisch, muß aber geübt werden. Ruhig hoch ankommen, in ca. 5-10 Meter Höhe mit der Klappenstellung für Thermikflug reinschweben und die Bremse ziehen (reinschieben), dann ruhig beherzt nachdrücken -> Nase runter! Jetzt bremst es richtig!

Generell kann gesagt werden, daß Wölbklappenausschläge von 80° nötig sind, dann klappt es auch mit der Landung

Andreas' Vespertilio mit Antrieb

Baubilder der zweiten Vespertilio

Die mittlerweile bewährte Bauweise im Positiv, ein Sperrholzsteg für den Holm (hält zwar, würde ich aber nie wieder machen, lieber einen richtigen breiten Steg bauen), die Ruder mit einem Kohleschlauch verkastet. Der Schlauch wird dann nach dem Beplanken aufgeschnitten und bildet beidseitig den Ruderabschluß. Für die Nasenleiste wird Kohle-Aramid-Hybridgewebe verwendet. Glasgewebe ist mindestens genauso geeignet, nur Kohlegewebe sollte man nicht verwenden, da es bei einem Schlag nicht nachgibt. Die Kabel für die Servos werden vor dem Beplanken verlegt.

Detail Tiefensprung vor Aufbringen der Außenlagen

Beim Tiefensprung folgt der Kohleschlauch einfach der Kontur der Endkante und bildet somit den Übergang zwischen Wölbklappe und Höhenruder. Die Nasenleiste mit dem Kohleschlauch und dem diagonalen Kohlegewebe der Beplankung bildet einen abgeschlossenen Torsionskasten. Der Sperrholzsteg verhindert das Beulen und überträgt die Schubkräfte des oberen Holmgurtes auf den unteren. Als Holm verwenden wir ein 100g/m^2 schweres Kohlegelege, das aus 5x7cm breiten Bändern besteht.

Im Flügelabschnitt bis zum Tiefensprung darf keine Aussparung für die Wölbklappenservors gemacht werden, da diese die Holmgurte beschädigen würde! Die Servos werden daher im Rumpf untergebracht. Die Querruderservos werden konventionell in der Fläche eingebaut, durch die hohe Flügeltiefe im Außenflügel passen die 10mm dicken Wingmaxx-Servos von Volz gerade so in den Flügel ohne den Holmgurt zu beschädigen.

kompletter Flügelkern fertig fürs Positiv-Verfahren

Im Gegensatz zu Andreas' Modell verzichtet dieses Modell auf eine Tragflächensteckung und ist einteilig gebaut. Ebenso wird auf das Furnier als Beplankung verzichtet. Damit dürfte sich ein Abfluggewicht von 1700g erreichen lassen, für einen reinrassigen 10-Zellen-Flieger immer noch 200gr zuviel, diese können aber durch ein leichteres Kohlegewebe für die Beplankung eingespart werden.

noch benötigte Materialien zur Fertigstellung

Zur Beplankung wird ein 200g/m^2 schweres Kohlegewebe verwendet, daß ich dieses viel zu schwere Gewebe verwende hat zwei Gründe:

Ich hatte noch soviel davon
Mit diesem Gewebe kann man auch in einem Rübenacker landen, ohne größere Schäden davonzutragen

Für einen Wettbewerbsflieger benötigt man aber ein 70g/m^2 Gewebe. Als Motorisierung wird ein alter HP 330 a2 verwendet werden, das müßte bei einem Wettbewerbsmodell ebenfalls angepaßt werden, der Motor war aber auch noch vorhanden und sollte auch für passable Steigflüge sorgen. :-)

Letzter Stand: Flügel direkt aus dem Pressen

Aktuell ist die Fläche aus der Presse gekommen, die Ruder müssen abgetrennt werden, die Servos eingebaut, der Rumpf muss angepasst und auch bestückt werden. Also noch viel Arbeit...

Weitere Bilder von Andreas' Vespertilio

Flügelteile

Steckung

fast zusammengesteckt

passt!

Fragen und Kommentare

Ich möchte den Vespertilio nachbauen, wäre es möglich, die Größe der Winglets, Wölbklappen und Querruder zu erfahren?

2005-02-24 08:58
Die Winglets haben am Wingletfuß eine Tiefe von 17 cm und eine Höhe von 24 cm. Aber ich habe am Wochende erst wieder gemerkt, daß sie etwas zu groß sind.
Wahrscheinlich ist eine Höhe von 20 cm optimal. Die Zuspitzung ist 0.7, Profil MH32, eine ebene Platte geht auch.
Die Wölbklappen gehen bis zur Spannweitenstelle 383 mm, haben eine Innentiefe von 50 mm und eine Außentiefe von 30 mm.
Querruder: Innentiefe 40 mm, Außentiefe 30 mm, von der Halbspannweite bis zum Randbogen.

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