Erstellt: 23.5.2006
Letzte Änderung: 4.9.2006

Technische Daten

Konstrukteur und Erbauer: Dirk Lübeck
Baubeginn: Februar 2006

Konzept

Nach den schlechten Erfahrungen mit Codo III habe ich diesmal erst gerechnet und dann gebaut. Ausgangspunkt der Überlegungen war nicht das Packmaß für die Transportmöglichkeit auf dem Motorrad. Es sollte ein mittelgroßer Flieger mit kompakten Ausmaßen werden - ein Allrounder, der auch bei Wind nicht gleich rückwärts fliegt, und trotzdem zum Kreisen in der Thermik und zur Landung langsam genug geflogen werden kann. Vor allem aber sollte er der Ausgangspunkt eines Baukastensystems sein. Ich stellte mir ein Mittelteil vor, an dem Flächen unterschiedlicher Größe, Streckung und Bauform angesteckt werden können. So sollte der Flieger vom Horten zum Pfeil-Nurflügel oder vom hoch gestreckten Thermik-Segler zum wendigen Hang-Feger mutieren können.

Ein Mittelteil sollte das Triebwerk, den Empfänger und das Variometer aufnehmen können. Alle Servos gehören in die Flächenteile. Die Breite des Mittelteils legte ich auf 20 cm fest. Die Länge der Flächenteile entspricht der Länge handelsüblicher Balsabretter - also 1 m. Damit standen die ungefähren Maße schon einmal fest.

Aus der Forderung nach unterschiedlichen Konfigurationsmöglichkleiten stellte sich die Frage nach einem dafür geeignetes Profil für das Mittelteil. Ein möglichst neutrales Wölbklappenprofil war gefragt. Ich wählte das MH-60, auch wegen der im hinteren Teil fast geraden Unterseite. So hoffte ich, mit einer einfachen Helling auskommen zu können. Ungewöhnlich für einen Horten ist, daß kein Profilstrak verwendet wird, sondern das MH-60 - von der Wurzel bis zum Flügelende durchlaufend. Der Schränkungsverlauf a-la Schweißgut darf daher nicht verwendet werden, sondern muß speziell berechnet werden, damit die bei den Horten so typische glockenförmige Auftriebsverteilung heraus kommt.

Die relativ starke Pfeilung ergab sich aus dem Wunsch, große neutral wirkende Wölbklappen verwenden zu können. Ich war neugierig, wie sie sich auf die Langsamflugeigenschaften und den Gleitwinkel auswirken würden. Sind Landungen damit punktgenauer möglich? Als angenehmer Nebeneffekt ist der Schwerpunkt recht weit hinten und somit dichter am schweren Motor. Große Pfeilung ergibt üblicherweise auch ein besseres Handling. Leider verschlechtern sich die Flugleistungen etwas.

Anfangs hatte ich eine Schränkung von 10 Grad vorgesehen. Dabei ergab sich ein Auslegungs-ca von etwa 0,5 bei Klappenausschlag Null. Ein Versuch mit Schränkung 7 Grad und ca=0,3 brachte die Erkenntnis, daß auch die schnellere Auslegung mit nur ein wenig mehr Klappenausschlag auf Bummeltempo (ca=1,0) zu bringen war. Ich fand damit bestätigt, was in der Fachliteratur zu diesem Thema nachzulesen ist: Es ist günstiger eine schnellere Auslegung zu wählen. Schnelle Flieger langsamer machen bringt mehr, als langsame Flieger schnell fliegen zu wollen.

Ach ja - aus Holz sollte er gebaut werden, so wie alle meine Segler bisher auch.

Bauweise

An dieser Stelle soll vielleicht einmal eine Bauanleitung stehen. Vorerst gibt es nur einige Bilder vom Bau.

Erste Flugversuche

Anfang Juni war der Flügel soweit fertiggestellt, daß ich erste Flugversuche machen konnte. Da der Flieger keinen nach unten stehenden Rumpf besitzt, läßt er sich schlecht halten. Ein kraftvoller Wurf war ohne Hilfsmittel unmöglich. Daher entschloß ich mich, schon für den ersten Start, eine Gummi-Flitsche mit V-Fesselung als Wurfunterstützung zu benutzen. Auch den Antrieb hatte ich wieder ausgebaut, um Gewicht zu sparen. Der zweite Wurfversuch klappte dann auch. Mit stark gezogenen Höhenruder schwebte der Flügel über die Wiese.

Einen Tag später war der Antrieb wieder eingebaut und mit etwas stärkerer Flitsche gelang der erste Steigflug. Mit stark gezogenen Höhenruder (darauf war ich jetzt schon gefasst) ging es in die Höhe. Dabei fiel mir auf, daß der Flügel um die Hochachse taumelt. Die Richtungsstabilität schien sehr klein zu sein. Zum Einschweben zur Landung mußte ich das Höhenruder voll ziehen.

Für den zweiten Flug habe ich 60 g Blei aus der Nase entfernt. Das Taumeln um die Hochachse war verschwunden. Trotzdem brauchte es ein halb gezogenes Höhenruder, um den Flügel auf mittlerer Geschwindigkeit zu halten. Beim Ruderloslassen ging er sofort in einen Sturzflug über.

Nach der Landung überlegte ich, was die Ursache für die starke Kopflastigkeit sein konnte. Der Schwerpunkt befand sich jetzt nur noch leicht vor der berechneten Stelle. Sollten die Berechnungen so falsch sein?

Oh Schreck!

Wieder zu Hause angekommen, versuchte ich, der Kopflastigkeit auf den Grund zu gehen. Dabei fiel mir ein, daß ich im Use-Net neugierige Fragen wegen der geringen Schränkung (aufgrund der veröffentlichten Bildern vom Rohbau) beantwortet hatte. Geringe Schränkung? 7 Grad sollte doch recht deutlich sein! Ich beschloß die Schränkung nachzumessen und fiel aus allen Wolken! Anstatt einer nach außen hin ansteigenden negativen Schränkung hatte ich eine gebaut, die ab Mitte Halbspannweite in positive Richtung anstieg (!), dann bei 80% etwa wieder Null war und nach außen hin auf -1,5 Grad ging. Ich hatte mich bei den Maßen der Hellingkeile, die die Schränkung einstellen, verrechnet. Anstatt zu addieren, hatte ich ein Maß subtrahiert.

Als ich die Software mit den realen Daten fütterte, kam die folgende Auftriebsverteilung heraus. Ich habe hier schon 10 Grad gezogenes Höhenruder angenommen. Die Verteilung bei Ruderneutralstellung erspare ich mir lieber!

Wie man leicht sieht, ist das weder eine Glocke, noch eine Ellipse - das könnte man mit guten Willen vielleicht als "überglockig" bezeichnen. Ich wundere mich darüber, daß der Flügel überhaupt geflogen ist. Hätte ich den Baufehler bereits vor dem ersten Flugversuchen bemerkt, hätte ich sicherlich keinen Start gewagt.

Was nun?

Eine nüchterne Bestandsaufnahme ergibt folgendes:

Wir haben hier eine stark gepfeilten, stark zugespitzten, kaum geschränkten Pfeil, mit einem fast neutralen durchgehenden Profil. Der jetzt eingestellte Schwerpunkt bedeutet extreme Kopflastigkeit zusammen mit einem hohem Stabilitätsmaß von über 20%. Dadurch ist der Flieger überhaupt erst fliegbar.

Meine Überlegungen über eine Korrektur gehen jetzt in folgende Richtung:

Eine nachträgliche Korrektur der Schränkung kommt meines Erachtens nicht in Frage. Dazu ist der Flügel zu steif und die notwendige Korrektur zu groß. Also keine Verwindungsänderung. Schwerpunkt zurück. Ein Stabilitätsmaß von 12% wäre angemessen. Wirksamkeit des Höhenruders verbessern, durch Vergrößerung der Rudertiefe. Die sich dann ergebene Auftriebsverteilung ist dann nicht mehr glockig, sondern fast elliptisch. Daher werden wir auf senkrechte Leitflächen nicht verzichten können. Die Seitenleitwerksflächen könnten an der Innenseite der Quer/Höhen angeordnet werden. Sie hätten dann gleichzeitig die Funktion eines Grenzschichtzaunes. Mit um 30 mm vergrößerter Rudertiefe und 10 Grad angestellten Ruder ergibt sich dieses Bild:

Das Ganze erinnert verdächtig an eine "Lothar-Wehmann-Konstruktion" aus der Versmolder Tradition der 80er Jahre des vergangenen Jahrhunderts. Als Notlösung, um einen verbauten NF doch noch zu mäßigen Leistungen zu verhelfen, sollte dies aber erlaubt sein, zumal eine sprunghafte Tiefenänderung am außen liegenden Ruder im Buch "Schwanzlose Flugzeuge" durchaus empfohlen wird. Angenehm: Der K-Faktor dieser Auftriebsverteilung liegt mit etwa 1,13 viel besser als die Glocke (1,33). Wollte dieser Flieger vielleicht einfach kein Horten werden?

Ich werde zunächst keine weiteren Umbauten vornehmen und auch keine weiteren Flugversuche machen. Zum NF-Treffen auf dem Wiriehorn werde ich das Teil mitbringen. Ich freue mich schon auf die Diskussionen! Den Beweiß, daß der Flügel fliegt, hat er bereits erbracht. Es bleibt spannend.

Stand 3.8.2006

Beim Treffen auf dem Wiriehorn gab es reiche Anteilnahme - und nach kritischer Prüfung der Drehsteifigkeit der Flügel den Rat, mit heißem Bügeleisen und viel Geduld zu versuchen, die projektierte Verwindung doch noch herzustellen. Diesem Weg bin ich (auch aus Bequemlichkeit) gefolgt. Zunächst habe ich ausgerechnet, wie weit ich die Endleiste anheben muß, wenn der Flügel flach auf der Helling liegt. Er kamen Werte zwischen 8 und 11 mm heraus. Mutig geworden, durch die Gewißheit, daß der Flügel ja seine Flugfähig bereits gezeigt hatte, habe ich einfach eine durchgehende 10 mm Leiste als Unterlage für die Endfahne genommen. Nach mehrmaligen Durchwärmen, Überdrehen und Abkühlen lagen die Flügelhälften bis vor ein paar Tagen gut beschwert auf dem Hellingbrett. Leider verhinderten schlechtes Wetter, Urlaub und Krankheit weitere Flugversuche. Es stellte sich heraus, daß der Flügel "bleibt" - d.h. er dreht nicht langsam wieder zurück in die alte Stellung.

Gestern abend war es dann soweit. Der Schwerpunkt lag an der projektierten Stelle, also ohne Sicherheitsvorlage. Die Ruder hatte ich für den Start hochgetrimmt. Wölbklappe stand auf neutral. Trotz relativ starken Wind, hervorgerufen durch ein in der Nähe drohendes Gewitter, wagte ich den Schuß aus dem Gummi. "Flieg oder stirb!" sagte ich mir. Der Flügel entschloß sich für's fliegen.

Waagerecht ging es am Gummi über die Wiese und nach dem Ausklinken leicht aufwärts. Es war kein starkes Ziehen mehr nötig. Der zugeschaltete Motor brachte einen zu steilen Steigflug, der sich aber normalisierte, als ich die Ruder auf neutral zurücktrimmte. Die erste Erkenntnis war: Schwerpunkt und Klappen schienen einigermaßen zu passen. Der weitere Verlauf des Fluges war ein einziger Kampf gegen den immer mehr auffrischenden Wind. Alle Steigflüge zeigten ein sehr angenehmes neutrales Steigverhalten. Die Motorisierung paßt also auch. Gleitflüge mit dem Wind kamen mit affenartiger Geschwindigkeit. Gegen den Wind stand der Flügel fast in der Luft. Auf Höhe schien der Wind noch bockiger zu sein als am Boden. Das Handling unter diesen Bedingungen war OK - viel ausprobieren konnte ich aber nicht, da der Flügel vom Wind ständig hin und her geworfen wurde. Die Landung ging problemlos. Einen weiteren Flug habe ich aufgrund des Wetters nicht gewagt.

Vorläufiges Fazit:
Ich bin zufrieden. Der Versuch, die Schränkung nachträglich zu korrigieren, hat sich gelohnt. Als erste Verbesserung bekommt jetzt die Flügeloberseite ein kontrastreiches Dekor verpaßt. Noch ist der Flieger einheitlich gelb. Beim Flug hatte ich trotz der relativ geringen Flughöhe manchmal Schwierigkeiten die Fluglage zu erkennen. Die ungünstigen Lichtverhältnisse (Uhrzeit 19:00 Uhr und Gewitternähe) haben sicherlich ebenfalls Anteil daran. Für weitere Tests werde ich ruhigeres Wetter abwarten müssen.

Ergebnisse der Flugerprobung

Wann immer es im August Wetter und Zeit zuließen, habe ich den Flügel vorsichtig getestet. Das Flugverhalten hat sich als unproblematisch herausgestellt. Nachdem ich den Regler für den bürstenlosen Motor umgetauscht hatte, verlaufen auch die Starts entspannter. (Der Tsunami 30 verweigerte die Arbeit, wenn man schnell Gas gab. Das konnte fatale Auswirkungen haben, wenn der Motor nach dem Abschuß aus dem Gummi nicht anlief. Jetzt tut es ein Jeti eco 25 ohne zu mucken.) Im Großen und Ganzen hat der Flügel die Erwartungen erfüllt. Ohne Thermik sind ca. 40 Minuten Flugzeit drin.

Wendigkeit: ausreichend
Richtungsänderungen werden mit leichtem Pendeln begleitet. Scharf abbiegen klappt nicht so richtig. Für enge Kurven muß stark gezogen werden. Der Flieger macht nicht "auf dem Hacken kehrt", wie ich es z.B. von meinen Brettern gewohnt bin. Trotzdem läßt sich der Flieger ohne Mühe an den Platz am Himmel positionieren, wo er hin soll. Mit leicht nach unten ausgeschlagenen Wölbklappen wird die Wendigkeit etwas besser.

Flugleistungen: mäßig
Subjektiv betrachtet fällt ein sehr guter Gleitwinkel, auch bei schnellerer Gangart auf. Langsamer geflogen ist ein deutliches Sinken erkennbar. Die ungefähre Sinkgeschwindigkeit beträgt 1 m/s (3 Messungen nachmittags, 150m in 110 sek, 200m in 240 sek, 200m in 180 sek). Einen Leichtwindsegler haben hier nicht, und Leistungssegler müssen anders gebaut werden. Thermikfliegen geht gut, solange die Sichtbarkeit mitspielt. Der fliegbare Geschwindigkeitsbereich ist recht groß.

Abrißverhalten: gut
Ohne gesetzte Wölbklappen fängt der Flieger ab Unterschreitung eine gewissen Geschwindigkeit an, sich um die Hochachse zu drehen. Die Richtungsstabilität scheint hier nicht mehr auszureichen. Mit leicht ausgeschlagener Wölbklappe verschwindet dieses Verhalten. Der Flieger fängt dann einfach an zu pumpen und bleibt dabei auf Kurs. Landungen mache ich daher immer mit Wölbklappe.

Wölbklappenwirkung: gut
Die Wölbklappe arbeitet fast wie erhofft. Nicht gesetzt - guter Gleitwinkel bei schlechter Wendigkeit. Leicht gesetzt - Thermikfliegen mit mittlere und langsamer Geschwindigkeit möglich. Ganz ausgeschlagen - Gleitwinkel einer toten Krähe.
Leider wirkt sie etwas kopflastig, d.h. ich muß beim Setzen etwas hochtrimmen. Abstieg mit voll gesetzten Klappen und leicht gedrückten Ruder ist wie Fahrstuhlfahren abwärts. Einer Flucht aus zu starker Thermik kann ich daher gelassen entgegen sehen. Sehr angenehm ist die Wirkung auch beim Landen. Ich habe die Wölbklappe dann auf dem Gasknüppel und kann so den Gleitwinkel gut dosiert steuern. Daher habe ich mir angewöhnt, zur Landung relativ hoch anzufliegen.

Dirk Lübeck
Anfang September 2006