Burt Rutan "Boomerang" (M1:3,5): Baubericht

ggrambow

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Herzlichen Glückwunsch zum Erstflug!

Hut ab, dass Ihr trotz (wegen?) den Herausforderungen auf dem Weg bis zum Maiden Euch "durchgebissen" habt.
Der Erfolg sollte Euch dann auch Recht und weitere Motivation geben.

Mit Fliegergrüßen
Enno
Vielen Dank Enno,

ich befürchtete es war wegen der Herausforderung. Aber irgendwann war der „point of no return„ dann auch überschritten. Wir können aber jetzt schon sagen, es hat sich gelohnt.

Gruß Gerhard
 

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.......und die Sorgen um Strömungsabriss "verflogen"? 😉Glückwunsch und happy Landings - viel Erfolg weiterhin, Claus🍀💫
 
„Was ganz lange währt, wird richtig gut“ (oder so ähnlich)

So einige gewollte und auch nicht gewollte Verzögerungen mussten wir hinter uns bringen bevor wir dann bei mir mit „leicht“ erhöhtem Pulsschlag unseren Erstflug am 18.07.2023 angingen.

Schlechtes Wetter, Platz belegt, Austausch eines weiteren abgerauchten Drosselservos, 18km/h Crosswind, mehrfache Überprüfung der Programmierung, ergänzende Mischer etc. waren so die Hürden die sich einem früheren Erstflug in den Wege stellten.

Die Aufgabenteilung im Projekt war: Erstflugpilot, elektrische Ausrüstung und Motoren waren auf Gerhards Seite, konstruktive und aerodynamische Auslegung sowie Festlegung der Bauweise waren auf meiner Seite. Gebaut haben wir dann natürlich gemeinsam. Also aus der Verantwortung konnte und wollte sich keiner herausreden.

Wir waren uns schon lange darüber einig, dass wir den Erstflug auf einer ausreichend breiten und langen Asphaltpiste durchführen wollten. Boomi sollte richtig Fahrt aufnehmen bevor wir (Gerhard) am Höhenruder ziehen durften. 15m Breite und 600m Länge waren dann auch für uns ausreichend.

Bewölkt, 22 °C und bis zu 4 m/s Wind von schräg links vorne waren nahezu ideale Randbedingungen.

Ricci aus unserem Verein und meine Tochter Hanna waren für die Foto- und Filmdokumentation zuständig.

Letzter Motorentest mit der Erkenntnis die Leerlaufdrehzahl zu Sicherheit noch etwas anzuheben.

Für den Testlauf hatten wir den Flieger zudem genau im Schwerpunkt angeseilt, um ein Gefühl für die Giermomente bei unterschiedlichen Motorkonstellationen und Drehzahlen zu bekommen.

  • Wenn beide Motoren auf Vollgas laufen ergibt sich ein spürbares Moment nach rechts, welches aber unserer Meinung nach durch Seitenrudertrimmung ausgleichbar ist. Dafür hatte Gerhard eine zusätzliche Seitenrudertrimmfunktion auf einen Schieberegler programmiert. Auch hatte er über einen weiteren Schiebepoti die Möglichkeit geschaffen, die Drehzahl des linken Motors über eine Proportionalfunktion herunter zu regeln.
  • Motor links aus und rechts auf Vollgas ergibt natürlich ein Giermoment nach links. Das wäre wohl auch noch mit der Seitenrudertrimmfunktion ausgleichbar.
  • Rechter Motor aus und linker auf Vollgas erzeugt ein recht kräftiges Moment nach rechts, dessen Ausgleichsmöglichkeiten für mich zweifelhaft waren. „Wenn das passiert und du nicht innerhalb von ein paar Sekunden den Flieger stabilisieren kannst, mach beide Motoren aus. Boomi sollte eine Gleitzahl von mindesten 10 haben und bei ausreichender Höhe kommst du dann einfach reingesegelt“ war meine Anweisung an Gerhard. So richtig auf Begeisterung bin ich damit bei ihm nicht gestoßen.
Mit sauber getrimmtem Bugfahrwerk (so einen Luxus hat der Originalboomerang nicht, der wird über die Hauptfahrwerksbremsen auf Spur gehalten) schoss Boomi regelrecht mit leichten Seitenruderkorrekturen bei den Rollversuchen geradeaus nach vorn.

Erstflugfreigabe erteilt

Klappen (Querruder und Mittelflügel) mit 6° gewölbt, dann Gasknüppel gefühlvoll nach vorn, kurze Richtungskorrektur, Vollgas und ………..der Boomerang beförderte sich selbständig nach überraschend kurzer Strecke in sein vorbestimmtes Element.

Gerhard musste dann schnell für den weiteren Steigflug 2-3° auf Tiefe trimmen um die Steigrate zu reduzieren. Wir hatten der 6°-Klappenstellung keine Tiefe beigemischt da die Berechnung kein signifikantes Steigen ausgewiesen hatte.

Als sich Boomi dann satt in die gesteuerte Rechtskurve legte und die folgende Linkskurve auch zur Selbstverständlichkeit wurde konnten wir dem weiteren Flug entspannter entgegen sehen. Ein kurzer Versuch mit der Klappenstellung für die Landung führte zu einem so deutlichen Steigen der Maschine, dass Gerhard entschied diese Stellung ohne Höhenruder-Beimischung nicht zu benutzen. Er hat dann aus Spaß am gezeigten guten Flugverhalten das eigentliche Erstflugprogramm vergessen und es kam fast ein Jet-Feeling auf. Etwas über 200 km/h wurde dann aus den GPS-Daten online ermittelt und uns durch eine freundliche Frauenstimme aus dem Sender mitgeteilt.

Gerhard hat oben gefragt „Strömungsabriss was ist das?“. Ich bin sicher, dass wenn der Abriss kommt er sich schlagartig daran erinnern wird 😉! Manchmal muss man auf diesen Optimisten ein wenig aufpassen! Es werden noch so einige Testflüge notwendig sein, um mit dem Verhalten des Boomerangs so vertraut zu sein, dass man ihn sicher fliegen kann, insbesondere natürlich auf Flugtagen und dann in voller Bemalung und Lichtführung.

Etwas langsamer musste es dann werden, um die Fahrwerksklappen zu öffnen, die Fahrwerke auszufahren und die Fahrwerkslappen wieder zu schließen. Zusätzlich wurden die Flügel für die Landung wiederum mit 6° gewölbt. Alle anderen Klappenstellungen hatten wir ja noch nicht ausreichend getestet! Pünktlich zur Landung stellte sich dann auch ein schöner Crosswind ein und Gerhard zeigte, dass solche Situationen mit dem Boomerang auch gemeistert werden können. Der Vogel war heil am Boden und das Grinsen begann 😜 . Bei den nächsten Flügen werden wir an der B-Note der Landung noch ein wenig feilen.

Hier nun der Videobeweis zum obigen Text:
Nach der Landung alles einmal durchgeprüft. Ein kleiner Schreck fuhr uns in die Knochen als wir feststellten, dass beide Seitenruderservos einen Getriebeschaden hatten. Hier waren aus Gewichtsgründen leichte Servos verbaut und die Belastungen waren offensichtlich höher als erwartet.

Erfreulich gering war der Spritverbrauch nach 7 Minuten Flugzeit. Mit den Beuteltanks von je ca. 500 ml sind Flugzeiten von 30 Minuten möglich. Da dies nicht erforderlich ist können wir kleinere Tanks schweißen, wenn das Gewicht mit Lackierung und Beleuchtung über 25 kg kommen sollte.

Drei Daten aus dem GPS-System für die die es interessiert.
  • Abhebegeschwindigkeit beim Start: 80 km/h
  • Maximale Fluggeschwindigkeit: über 200 km/h (vermutlich noch steigerungsfähig bis zum Flattern der Flügel)
  • Landegeschwindigkeit: 80km/h (das geht bestimmt noch langsamer)
Es gibt noch eine ganze Reihe weiterer Fotos/Videos vom Erstflug. Einige werden wir sicherlich hier noch veröffentlichen und auch von den weiteren Testflügen berichten.

Gruß

Erwin und Gerhard
 
Gruss und höchste Anerkennung von der anderen Seite des modellbauerischen Spektrums. Mit dem Aufwand, den ihr für den Boomerang investiert habt, könnte man mindestens 200 Stück von meinen F-250 Vögeln bauen...

Viele (die meisten?) Projekte, die hier vorgestellt werden, enden irgendwo mittendrin, aber ihr habt euer Ding in die Luft gebracht.

Schapoh!
 

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Beide Seitenruderservos mit Getriebeschaden? - was ist da passiert ? Hatten sie noch Haltekraft oder Funktion? Frage nur weil ich vor solchen Ausfällen Furcht und Respekt habe - sowas kann mit Flattern das Ende bedeuten . Das ist dann extrem belastend. Viel Erfolg für die weiteren Flüge, Claus
 

ggrambow

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Beide Seitenruderservos mit Getriebeschaden? - was ist da passiert ? Hatten sie noch Haltekraft oder Funktion? Frage nur weil ich vor solchen Ausfällen Furcht und Respekt habe - sowas kann mit Flattern das Ende bedeuten . Das ist dann extrem belastend. Viel Erfolg für die weiteren Flüge, Claus
Bei so einer Maschine braucht man das Seitenruder ja nur bei Start und Landung und ein bisschen zum Trimmen. Messerflug oder Turns werden wir damit ja nicht machen. Mit dem Gedanken habe ich einfachere Midi-Servos mit Kunststoffgetriebe genommen. Das war dann doch zu schwach ausgelegt für die Ruderflächen und eine Fluggeschwindigkeit, die deutlich über der erwarteten Geschwindigkeit liegt. Funktion hatten sie keine mehr, aber wie man bei der Landung sieht war das kein Problem. Alle anderen Ruderservos sind erheblich stärker und mit Metallgetriebe ausgelegt, ist dann halt auch beim Seitenruder erforderlich. Servos müssten heute kommen, leider spielt das Wetter im Norden aber die nächsten Tage nicht mit :cry: .

Gruß Gerhard
 
Moin,

hier als Ergänzung noch ein paar Bilder vom Erstflug.

(folgende vier Fotos © Hannaki-photography.de )
2Q9A6333_2.jpg

Der letzte Funktionscheck

2Q9A6390_3.jpg

Er fliegt wirklich mit normaler Fluglage!!

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Über (unter) den Wolken……

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Eingesaut aber heile zurück am Boden

Soweit zum Istzustand!

Es folgt jetzt die weitere Flugerprobung und danach wird der Schmutzfink ästhetisch überarbeitet. Damit sollten dann auch die Lästereien im Verein über den hässlichen Flieger den wir uns als Vorbild ausgesucht haben zum Schweigen gebracht sein 😜.

Fgq1oA6WYAII49W_2.jpg

Experimental Aircraft Assosiation (EAA))

Gruß Erwin
 

ggrambow

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Damit sollten dann auch die Lästereien im Verein über den hässlichen Flieger den wir uns als Vorbild ausgesucht haben zum Schweigen gebracht sein 😜.
Hallo Erwin,
Lästern und Klugscheißen (in einer wie immer netten Form) sind substantielle Bestandteile des Vereinslebens auf dem Platz 😄. Rüttel da nicht dran sonst wird‘s langweilig 😢. Und Schönheit liegt eh im Auge des Betrachters 👐.
Gruß Gerhard
 
Zweiter und dritter Flug.

Der Boomerang soll natürlich auch auf unserem Gelände geflogen werden können. Wir wollen uns nach dem Erstflug mit einem Zwischenschritt an die Größe unseres Geländes herantasten.

Erstflug: Betonpisten 15m breit und 600m lang

Zweit- und Drittflug +?: Graspiste 60m breit und 270m lang (vielen Dank an die MFG Condor Heidenau)

Eigenes Gelände: Graspiste 100m breit und 135m lang

Das sind Alles zweifelsfrei komfortable Platzgrößen!

Der Boomerang verhielt sich in den beiden Flügen in allen Ruderstellungen neutral. Lastwechsel haben keinen Einfluss auf den Geradeausflug. Mit erhöhter Klappenstellung (Mittelflügel ca. -45°) haben wir uns an Fluggeschwindigkeiten unter 70 km/h in ausreichender Sicherheitshöhe herangetastet. Die Ruderwirkung wurde zunehmend schwammiger. Der Boomerang war aber immer noch beherrschbar. Ein Überziehen wurde aber noch nicht durchgeführt.

Da Boomi seinen eigenen Willen hat, hat er unser Testprogramm selbständig erweitert. Zur Ladung im dritten Flug hat er sich geweigert, das Bugfahrwerk auszufahren. Nach kurzer Abstimmung zwischen Gerhard und mir wurde folgendes Manöver festgelegt.

  • Alle Fahrwerke einfahren und Fahrwerksklappen schließen.
  • Klappen (Querruder und Mittelflügel) in Startstellung (sicheres Gleiten)
  • Einleitung der Landung mit laufenden Motoren bis ca. 100m vor dem Platz.
  • Abstellen beider Motoren
  • Bauchlandung im Segelflug
Ich war mir ziemlich sicher, dass der Boomerang mit dem HQ ACRO-2-13 Profil ordentlich segeln kann. Der Übergang vom Motor- in den Segelflug sollte auch klappen, da die gesamte Aerodynamische Auslegung als Segler durchgeführt wurde.

Boomi war auch unserer Meinung, überflog die Platzgrenze in 3,8m Höhe mit 100km/h und Gerhard setzte ihn gut 160m weiter mit 76km/h butterweich auf. Ein Scharnier und ein Ruderhorn an den Fahrwerksklappen waren gebrochen. Selbst die stehenden Propeller waren noch heile. Außer jede Menge Erde in den Fahrwerksschächten war weiter kein Schaden festzustellen. Leider gibt es von dieser Landung kein Video. Ich musste die Kamera weglegen, um die beiden Motoren abzuschalten, damit Gerhard in dieser Phase die Finger an den Knüppel behalten konnte.

20230728_164121_2.jpg


Gerhard hat ihn mittlerweile repariert und wieder flugfertig auf den Anhänger verladen.

Jetzt aber mal was zum Denken!

160m/3,8m = 42​

D.h. der Boomerang hatte gerade eine Gleitzahl von 42 hingelegt. Damit könnte er locker bei Segelflugwettbewerben mithalten! Wir kennen dieses Phänomen beim Landen ja. Der Vogel will einfach nicht runter.

Nein der Bodeneffekt ist es nicht! Den gibt es bei diesen Abmessungen nicht!

Erklärbar ist das über einfache Energiebetrachtungen. Wenn der Boomerang beim Aufsetzen die gleiche Geschwindigkeit wie an der Platzgrenze gehabt hätte wäre er wirklich das Segelflugwettbewerbsmodell schlechthin. Er hat aber zwei Energiequellen für sein Gleiten genutzt.

  • Höhenenergie: (M x g x H) = 24,5kg x 9,81 m/s² x 3,8m = 910 Nm
  • Bewegungsenergie: (1/2 x M x (V12 – V22)) = ½ x 24,5kg x ((100/3,6)²-(76/3,6)²) m²/s² = 3990 Nm
Auch die Segelflugzeuge benutzen beim Gleiten die Höhenenergie, aber auch nur diese, denn die fliegen ja mit gleichbleibender Geschwindigkeit. Die viel größere Abnahme der Bewegungsenergie wird oft nicht wahrgenommen. 76 km/h ist gerade einmal ¼ langsamer als 100km/h. Der nach der Landung folgende Bremsvorgang ist da schon viel deutlicher. Auch wenn wir die Geschwindigkeitsreduzierung nicht so richtig sehen, der Vogel sieht es und nutzt den Energieüberschuss aus, um länger als gewünscht in der Luft zu bleiben.

Warum schreibe ich das hier? Erstens ist man selbst immer wieder überrascht von diesem nicht enden wollenden Gleiten und zweitens ist unser Platz ist nur 135m lang. Wir haben also noch Arbeit vor uns. Dummerweise hatte ich zudem vorher im Forum noch einen etwas älteren Beitrag über den Bodeneffekt gelesen, welcher von komplexen Erklärungen nur so strotzt. Ein paar Leser hier wissen glaube ich, welchen Beitrag ich meine.

Es ist wieder etwas länglich geworden, aber wir wollten sowohl von Plus als auch von Minus berichten.

Mal schauen was die nächsten Flüge an Erkenntnisse bringen.

Gruß Erwin
 

Window

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Motorflieger die endlos gleiten sind nicht einfach zu landen - 15 km/h Gegenwind und Bremsklappen können helfen - viel Erfolg weiterhin, Claus ( Bodeneffekt muss es nicht sein - gleichwohl möglich ohne Fahrwerk)( AT 6 zB zeigt Bodeneffekt - sowohl bei Start als auch Landung - leider)
 
Zuletzt bearbeitet:
Hallo Claus,

ohne auf die Einzelheiten einzugehen bitte glaube mir, ein Bodeneffekt ist beim Boomerang auch mit eingefahrenem Fahrwerk nicht möglich.

Die North American T-6 (AT 6) ist ein reiner Tiefdecker mit großer Flächentiefe. Das sind dann ganz andere Voraussetzungen.

Mit den Bremsklappen hast du natürlich Recht. Wir haben den Mittelflügel ganz bewusst entgegen dem Original schon mit Klappe gebaut. Rein theoretisch sollten wir bei der Klappenstellung beide Querruder -15° und Mittelflügel -40° bei einer Geschwindigkeit von ca. 60 km/h liegen. In großer Höhe haben wir das schon ausprobiert. Es scheint zu funktionieren. Bei den nächsten Tests werden wir mit dieser Klappenstellung auch Landeversuche durchführen.

Wir gehen das alles etwas vorsichtig an. Der Aufwand in Zeit und Geld war schon nicht ohne. Da wird man automatisch vorsichtig.

Für uns bleibt es spannend und wir hoffen etwas von dieser Spannung hier teilen zu können.

Gruß Erwin
 

Dix

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ohne auf die Einzelheiten einzugehen bitte glaube mir, ein Bodeneffekt ist beim Boomerang auch mit eingefahrenem Fahrwerk nicht möglich.
Also das interessiert mich aber schon.

Mein bisheriges studiert-natives Verständnis:
Die Physik schert sich einen feuchten Kehricht darum, welcher Flugzeugtyp die Luftteilchen durcheinander wirbelt.

Der Bodeneffekt entsteht dadurch, dass die Stromlinien unter dem Flugzeug keinem natürlichen Verlauf folgen können. Sie werden durch die darunter liegende Wand (=Boden) gezwungenermaßen begradigt. Die Wirkung ist eine Veränderung der lokalen Drücke bis zurück zum Verursacher hin, also dem Flieger und dessen äußeren Form. Die wesentliche Wechselwirkung besteht dann mit dem auftriebserzeugenden Flügel...

Und wo ist jetzt mein Denkfehler?
Was ist die diesbezügliche Spezialität, die den Boomerang so einzigartig macht?

Nachtrag: Je nach Geometrie kann der Effekt unterschiedlich stark ausgeprägt sein. Aber "ganz nö"? Da wüsst ich wirklich sehr gerne warum...
 
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Dix

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PS:
Die ganze Story IST spannend! So oder so...

Danke, Jungs!
 

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Streckung ,Anstellwinkel, Re Zahl und Schleppwirbel sind ggf Faktoren - nur - wie lässt sich das berechnen ? - Endlosdiskussion….viel Freude, Claus
 
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Dix

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Ich bin da einer fürs anschauliche Grundverständnis. Zahlen langweilen mich eher.
Da droht also meinerseits wenig Gefahr...
 
Bodeneffekt zu berechnen ist nicht sooo viel schwieriger als die Berechnung im ungestörten Flug: Einfach das komplette Flugzeug an der Boden-Ebene spiegeln. Das gespiegelt Flugzeug hat dann den gleichen Effekt wie der Boden.
Je nachdem welches Berechnungsverfahren oder Programm man benutzt, ist es etwas Fummelei bis bei den Winkeln alles stimmt…
 
Bodeneffekt zu berechnen ist nicht sooo viel schwieriger als die Berechnung im ungestörten Flug: Einfach das komplette Flugzeug an der Boden-Ebene spiegeln. Das gespiegelt Flugzeug hat dann den gleichen Effekt wie der Boden.
Je nachdem welches Berechnungsverfahren oder Programm man benutzt, ist es etwas Fummelei bis bei den Winkeln alles stimmt…
Ja, so machen das die reinen Potentialverfahren. Panelververfahren wie VSAero oder HISSS haben dazu einfach einen Schalter, bei Feldverfahren wie Euler oder NS ist der Boden eine Blockgrenze mit der Randbedingung "feste Wand".

Ich habe einige Aero-Datensätze für "große" Flieger erstellt, der Bodeneffekt war IMMER drin!

Man kann annehmen, dass sich der Bodeneffekt ab einer Flughöhe von der Halbspannweite ab bemerkbar macht und zum Boden hin zunimmt.
 
"Man kann annehmen, dass sich der Bodeneffekt ab einer Flughöhe von der Halbspannweite ab bemerkbar macht und zum Boden hin zunimmt."

So hat man es mir im Studium auch beigebracht.

Gruß, Peter
 

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D. Rohlmann , Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt , ( Anhang: Auszug Kongressbeitrag) Die Komplexität ist doch gegeben….( der Bodeneffekt kann - muss aber nicht auftreten)
 

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