Alpenkreuzer: Baubericht

Als stiller Mitleser muss ich euch beiden ein Kompliment machen. Ein ordentliches Brett zimmert ihr da zusammen. Hoffen wir mal das bis Fiss das mit der Corona überstanden ist. Zuvor muss ja noch das Brett eingeflogen werden. Da bin ich mal gespannt.

Flächensteckung

Flächensteckung

Guten Abend an die Alpenkreuzer.

Ich lese mit großem Interesse und freue mich immer über die aussagestarken Bilder.
Wo bekommt Ihr die Flächensteckung her? (Kohlestab mit Hülse) Händler / Eigenbau?
Wie berechnet Ihr die Biegebelastung der Steckung?

Gruß aus Stuttgart, minniflieger.

an Minniflieger

an Minniflieger

Hallo Miniflieger,

die Steckungsrohre sind Papphülsen 14*1 und die Steckungen selber aus hochfestem Aluminiumrohr 12*1 mit einer Bruchfestigkeit von 600 N/mm2. Wenn Du deren maximale Biegefestigkeit berechnen willst, ist zunächst das Widerstandsmoment des Rohres zu berechnen (siehe z.B. wikipedia unter Widerstandsmoment), mit der maximalen Zug/Druckfestigkeit von 600 N/mm^2^und dem Aussenradius des Rohres ergibt sich dann das maximal erlaubte Biegemoment. Die Biegebelastungen längs der Tragfläche sind ja weiter oben schon dargestellt worden, braucht man nur an der Stelle der Steckungen ablesen.

Steckungen dieser Art sind als Strongal im Modellbauhandel erhältlich.

Gruss

Werner

Hallo Klaus bzw. Team Alpenkreuzer,

erst mal Respekt! Nicht jeder traut sich zu so einem Projekt ran, zudem Ihr ja anscheinend noch nicht viel Erfahrung mit Nuris habt.
Ich übrigens auch nicht. Fliege zwar schon über 50 Jahre und hab auch reichlcih Bauerfahrung mit Holzmodellen, jedoch in Eigenregie
eine Nuri zu konstruieren und zu Bauen, das trau ich mir nicht zu.

So, nun zu Eurem Projekt. Mir gefällt folgendes, die Konzeption mit der dreiteiligen Fläche, das ist sehr transportfreundlich. Das das Modell von jedem
nachgebaut werden kann, da ja in Holz mit CNC gefrästen Teilen gearbeitet wird und dadurch sich auch die Kosten im vernünftigen finanziellen Rahmen
bewegen. Sicherlich kann man noch Details optimieren bzw. anders bauen, z. Bsp. das Thema mit dem Torosionskasten. Da denke ich wäre noch was zu
verbessern.

Mal ne Frage, wäre es möglich, natürlich gegen Kostenerstattung, so einen Frässatz auch zu bekommen?

Ich bin sehr gespannt wie Eure Flugerfahrungen sind, Schade das ich in Fiss nicht selber dabei sein kann, sonst hätte ich mich vor Ort von Eurem Alpenkreuzer
selber überzeugen können und Fliegensehen
.
Also, weiter so und viel Erfolg zum Gelingen und Maiden!

Mit Fliegergruß

Roland

Hallo Roland,

da verwechselst Du mich.
Vermutlich meinst Du den Kurt und den Werner, nicht mich.

Ich sehe den Entwurf etwas skeptisch. Das soll Werner und Kurt den Spaß nicht verderben, ich bewundere ihren Enthusismus.

Es ist vorerst die Statik der Konstruktion (genau, der Torsionskasten, nicht Torosionskasten), und deren Masseverteilung, sowie der zu kleine Nasenradius des Profils. Und diesbezüglich habe ich mich geäußert.

Wenn Du den Nurflügelbereich durchliest, wirst Du sehen, dass ich gerade bei großen Brettern recht viel Erfahrung habe.

Nix für ungut, Werner und Kurt wünsche ich einen guten Erstflug und viele weitere schöne Flüge!

Gruß
Klaus.

an Roland und Klaus

an Roland und Klaus

Hallo Roland, Klaus,

herzlichen Dank für die Guten Wünsche !

Das war die Idee bei dem Nurflügel, grössere Reynoldszahlen erfordern einfach Baugrösse und das Ganze sollte dennoch finanziell im Rahmen bleiben, eine simple Bauweise ist vielleicht auch nicht schlecht.

Bzgl. Frässatz lass uns erstmal schauen, wie sich das Teil in der Luft verhält, Theorie und Praxis halt. In jedem Falle wird eine Überarbeitung der Konstruktion mit den gemachten Bauerfahrungen erforderlich sein. Ob das event in Fiss stattfinden wird, kann man aus heutiger Sicht vielleicht skeptisch sehen. Wir werden auf jeden Fall ein Flugvideo drehen und in's Netz stellen; dass das Ding überhaupt irgendwie fliegen wird, würd ich schon mal annehmen.

Gruss

Werner

Alpenkreuzer-Fiss schrieb:

Hallo Roland, Klaus,
...
Wir werden auf jeden Fall ein Flugvideo drehen und in's Netz stellen; dass das Ding überhaupt irgendwie fliegen wird, würd ich schon mal annehmen.

Gruss

Werner

Zum Vergrößern anklicken....

Hallo zusammen,

ja, Fiss könnte problematisch werden.
Aber ich freu mich auf`s Video, und bin sicher, dass der Vogel fliegen wird.

Gruß
Klaus.

Hallo Werner,

ja, freu mich auch von Dir ein Video sowie von Deinen Flugerfahrungen zu Erfahren.

Hoffentlich klappt das mit Fiss trotz dem Corona Spektakel, wenn nicht dann kann man auch nichts machen.

Also viel Erfolg und lass was hören sobald Du was Neues zu berichten hast.

Gruß

Roland

Ich wage zu bezweifeln, dass das die Mitarbeiter in Krankenhäusern auch als "Spektakel" sehen...

Lt. Duden: " [aufsehenerregendes, die Schaulust befriedigendes] Theaterstück"

Es ist ruhig geworden, was ist los?

Hab ich mich auch schon länger gefragt.

Aber Werner wird jetzt weniger Termindruck haben, wegen der Verschiebung des Flying Circus auf September.

Gruß
Klaus.

an Klaus

an Klaus

Hallo Klaus,

so sieht's leider aus, dafür halt 'ne Menge Extraarbeit im Geschäft durch Corona und noch eine private, temporäre "Ausbremsung". Am WE geht's weiter mit Zeichnen und Fräsen: Klappen, Rumpf. Bei der Bespannung werden wir mal statt Bügelfolie Ceconite (Dacron)/Spannlack/DD-Lack (oder PU) probieren, die klassische Technik.

Gruss

Wener

Danke, Werner, für die Info.

Gut so, das mit der Bespannung. Passt zum Flieger.

Gruß
Klaus.

Hallo Freunde des Nurflügels,

wollt mich mal melden, uns gibt's noch !

Inzwischen haben wir Technologie nachgeladen, den guten "alten" 3D-Druck in PLA. 3.20m in 6 Klappen alles in Holz, mit einem S-Schlenker ausgeführt, sah uns ein wenig arg stressig für die Fertigung aus, zudem wurde ordentliche Verwindungssteifigkeit benötigt, die Querruder sind ja z.B. je 1m lang und 70mm tief, ein Servo. Wir sind mit dem Ergebnis zufrieden, eine Menge spielfreier Scharniere und sehr stabile Ruderhörner, die Bremsklappen gehen je auf 90 Grad.

Versuchsweise ist das Seitenleitwerk mal gedruckt worden, war ok, aber wäre ein glatter Stilbruch gewesen.

Gewichtsmässig liegen wir jetzt mit Servos und Verkabelung sowie Klappen, ohne Bespannung, bei 3 kg für die Fläche, also etwa 25 g/qdm, für die Flächensteifigkeit zufriedenstellend.

Gruss Werner

Der Aufbau der Klappen

Die Einzelteile











Gruss Kurt

Hallo,

vielleicht noch zum Punkt "Technologie nachladen", was heisst das ? Von den Materialeigenschaften des Kunststoffs PLA her käme man nicht auf den Gedanken, den für den Flugzeugbau einzusetzen. Aber es ist ein bischen wie mit Kalk, niemand käme auf den Gedanken, den für hochfeste Leichtstrukturen wie Knochen einzusetzen. Bekanntlich ist unser Knochensystem aber hochfest, elastisch und sehr leicht, alles eine Folge der Struktur: Schale und komplexe Innenstruktur. Genauso ist's beim 3D-Druck für funktionellen Leichtbau, man muss also konstruktiv in Schalen und Innenstrukturen zur Vermeidung von Buckeln und Beulen und für Krafteinleitungen in Schalen denken. Und so etwas Komplexes geht in der additiven Fertigung mit z.B. PLA zu realisieren.

Da 3D-Druck in Schichten erfolgt, müssen die Schichten sehr gut zusammenhalten, also langsam drucken und in der Schmelztemperatur an die obere Grenze. Damit's dann noch akzeptable Druckzeiten gibt, geht man in der Schichtdicke höher als üblich. Da muss man experimentieren, insbesondere bei Schalendicken von 0.4mm, wie sie für Leichtbau erforderlich sind. Das geht eine Weile, bis man das "drauf hat", insbesondere mit akzeptabler Oberflächenqualität.

Von Teilen mit so dünnen Schalendicken kann man natürlich nichts mehr wegschleifen, um was anzupassen - ausser es ist konstruktiv zur Feinanpassung so vorgesehen -, sonst hat man nur noch mit Bröseln angereicherte Luft in der Hand. Das führt zwingend dazu, alles sauber im CAD durchzukonstruieren, korrekte Spaltmasse vorzuhalten und durchzudenken. Bei Holz z.B. kann man schon mal schlampern, da kann man immer was wegschleifen, auffüllen o.ä.. Man muss also erforderlichenfalls seine CAD-Kenntnisse ein wenig auffrischen. Zudem kann man nicht alles im 3D-Druck realisieren, da gibt es technische Designbegrenzungen. Im Grunde steht also ein ganzes Ding - bis hin zum ganzen Flieger - im CAD fix und fertig da, bevor's an die Realisierung geht. Man muss dann nur noch den g-code erzeugen und den durch den Drucker laufen lassen und die Teile zusammenkleben (wobei das Kleben auch Experimente erfordert), zusammenschrauben o.ä.. Es ist einfach eine andere Herangehensweise.

Das Ergebnis sind dann z.B. sehr torsionssteife Klappen mit Scharnieren und Anlenkungen, das Flächengewicht der Klappen über alles beträgt nur 20 g/qdm in unserem Falle. Da dürfte man Mühe haben, das Flächengewicht in Holz mit Glasfasermatte unter 45 Grad mit der Steifigkeit und Formtreue zu erreichen.

Es ist für uns ein erster Versuch, ist offenbar bisher gut gegangen.

Gruss

Werner

Hallo,

um den Rumpf auf etwa 80cm einzukürzen, wurde das Seitenleitwerk vorgesetzt - auf die Tragfläche. Dann steht der Rumpf - ohne Blei - nicht so als "nickender Spargel" vor. Der Holm des Seitenleitwerks hat eine Bruchlast von 76 Nm bei Sicherheitsfaktor 2, sollte reichen.

Das voraussichtliche Fluggewicht wird ohne Flächenballast bei 4.4 kg liegen, also etwa 38 g/qdm.

Für den Flug werden nur die Aussenklappen als Höhenruder verwendet, es erfolgt eine 100%ige Querruderdifferenzierung, so dass das negative Wendemoment nahe null ist.

Die Berechnung zeigt, dass die Bremsklappen im "butterfly" sehr steile Landeanflüge ermöglichen werden, die Klappen aussen bleiben voll angeströmt, also QR und HR bleiben ok.

Gruss

Werner

Moin Werner
Ich glaube aus der Erfahrung raus, wir das mit dem "Zentral" angeordneten Seitenruder nicht funktionieren. Das haben andere auch schon versucht und es hat nicht funktioniert. Die Seitenruderfläche sollte hinter der Flächenendleiste liegen. So hast dumit deiener Zentralen anordnung über die Flugrichtung gesehen keine ausreichende Längsstabilität. Aus meiner Erfahrung raus sollte die SR Flosse ca. 10 -15 cm hinter der Endleistenlinie beginnen.
Theorie und Praxis sind immer 2erlei Schuhe.

Hallo Nobby,

danke für Deine Bemerkung, hast viel Erfahrung mit den Dingern. In der Tat bin ich bei einer solchen Anordnung sehr kritisch und versuche zu verstehen, was da eigentlich passiert. Zunächst ist das Seitenleitwerk nicht das "alte", sondern a. 10cm höher (was die Anforderung an den Holm erhöht) und das war eh schon hoch. Das bei Schräganströmung (Schiebewinkel) rücktreibende Giermoment ist in der neuen Anordnung (nur) um etwa den Faktor 2 kleiner als vorher, beinahe erstaunlich. Dennoch würde das eigentlich zu einer Roll-Gierschwingung führen, die im Langsamflug nicht ausreichend gedämpft ist. Das sähe dann so aus, als wenn das Seitenleitwerk nicht ausreichend "führen" würde, mangelnde Längsstabilität um die Gierachse, das ist es aber nicht. Durch die veränderte Form erhöht sich der Seitenkraft-Schiebewinkelbeiwert (auch der Rollbeiwert) und der trägt entscheidend zur R-G-Dämpfung bei, mit dem alten SLW in der alten Form am neuen Ort würde das Ding tatsächlich im Langsamflug grenzwertig fliegen, halt leicht bis übel schwänzeln. D.h. so verstehe ich das, was da passiert, dass man in der Anordnung ein ungewöhnlich hohes Seitenleitwerk für ein grosses CYbeta benötigt, sonst scheitert man. Ich vermute, dass das bei den bisherigen Erfahrungen nicht berückichtigt wurde, könnte jedenfalls sein, einfach SLW zentral geht tatsächlich i.a. nicht. Zudem spielt die Rumpfseitenfläche vor dem Schwerpunkt eine Rolle, ebenfalls die Massenträgheitsmomente um verschiedene Achsen.

Diese R-G-Schwingung ist bei Nurflügeln eine diffizile, schwer zu durchschauende Geschichte, weil da viele Faktoren reinspielen. Das etwas nicht geht, muss daher nicht mit "zentral" zusammenhängen. Auch die üblichen Faustformeln, die die eigentlich zugrundeliegende Differentialgleichung 4. Ordnung vereinfachen, scheitern da schon mal, sind nicht genau genug. Deshalb nehme ich die vollständige Simulation der lateralen Dynamik.

Ich nehme aber Deinen Hinweis gerne auf und rechne die Sache noch einmal nach. Andererseits fände ich es schon spannend, wenn es gehen würde, die Dämpfung sieht aktuell so gut aus, dass das Ding auch mit 2 kg Ballast "wie auf Schienen" gehen müsste ... soweit die aktuelle Theorie. Alle Moden sind in allen Flugzuständen mit und ohne Ballast ausreichend stabil ... bis auf die Spiralstabilität bei niedrigen Geschwindigkeiten, was aber für Agilität kein Nachteil ist.

Der Schiebewinkel durch negatives Wendemoment durch Querruder ist ein Thema, regt bei Wenden die R-G-Schwingung an, ist aber hier selbst ohne QR-Differenzierung erstaunlich klein. Bei einer 6-Klappenanordnung kann man aber zudem 100% QR-Differenzierung fliegen, dann wird das negative Wendemoment (theoretisch jedenfalls) in diesem Falle fast null. Allerdings stöhnt Kurt schon ein wenig bei _der_ Klappenprogrammierung ...

Da die Steifigkeit gegenüber Seitenkräften für die R-G-Dämpfung offenbar wichtig ist (Klaus hatte darauf ja auch schon hingewiesen), bekommt das Ding einen "Hammerholm" bei 10% Profildicke und müsste bei 180 km/h "quer zum Wind" noch dran bleiben, gemäss Rechnung. Die Verankerung im Rumpf und Verbindung mit dem Hauptholm ist noch ein konstruktives Thema, halt Sandsack drauf zum Testen.

Ich experimentiere halt schon mal gern und teste Grenzen der Theorie aus.

Gruss

Werner

Hallo Nobby,

vielleicht noch ein Hinweis, wirst Du kennen. Die Horten's hatten gar kein Seitenleitwerk, die vertrauten darauf, dass Rechteck- und gepfeilte Tragflächen von sich aus leicht gierstabil sind, nicht viel, aber offenbar ausreichend ... wenn man das negative Wendemoment bei QR kompensiert bekommt... sonst fliegt das Ding "verkehrt" durch die Kurve. Es geht also grundsätzlich mit ganz geringer Gierstabilität, gegenüber einem "nackten" Flügel hat die aktuelle Anordnung eine etwa 4 Mal höhere Gierstabilität, eine etwa 8 Mal höhere hatte die "alte" Anordnung. Das Problem mit der Gierstabilität ist aber, dass die schlecht für die R_G-Schwingung ist, weniger ist da eigentlich besser, dann halt Dämpfung durch den Seitenkraftbeiwert. Nachteilig ist da auch der Knickflügel, in der Beziehung, zuviel Rollstabilität Dann kommt da sowas Merkwürdiges dabei heraus.

Die Sache mit der Glockenkurve hat da ein wenig mit zu tun, hat allerdings wohl mehr mit der Vermeidung extrem hoher lokaler Auftriebsbeiwerte bei der grossen Zuspitzung der Dinger zu tun. Das negative Wendemoment wird reduziert, insbesondere wenn "aussen" Abtrieb herrscht, dann sogar positives Wendemoment. Deshalb mögen die Dinger einen weit vorne liegenden Schwerpunkt, das sorgt für hochstehende Aussenklappen und damit Abtrieb, werden sonst leicht unfliegbar. Irgendwann sind sie auf den Trichter mit den gegenläufigen Mittenklappen gekommen, konnten dann QR-Differenzierung fahren, dann war das Problem eher keines mehr.

Allerdings waren die Horten's nicht gerade für Präzisionsflug in genau eine Richtung geeignet... sind aber immerhin so anständig geflogen, dass sie mit der Leitwerkskonkurrenz der damaligen Zeit in der Spitzengruppe mithalten konnten. Nur diese zwei Strahltriebswerksversion ist ein Witz, einseitiger Triebswerksausfall ... und der Pilot steigt besser aus, wenn er nicht auf Flachkreiseln steht.

Gruss

Werner