Vrrooom

[busbumde]

So,

ich hatte es ja angekündigt: Der Vorabend unserer Hochzeit bestand für mich in Alkohol, meinem Block, Radiergummi, Stift und tiefer Nacht, die üblichen Verdächtigen also, und herausgekommen ist, orientiert an europäischen und außereuropäischen Zulassungen, eine Skizze zu einem Einfach-Ul.

Nichts wirklich Neues, kein C22, auch wenn es zunächst so aussehen mag. Statt dessen eine UL-Skizze, die bewährte Strategien und Verfahren zur Erzeugung von Rumpf, Fläche und Leitwerk zu einem Flieger mit leichtem 60 PS Antrieb in der Schnauze und einfachen, bekannten Bauweisen zusammenfasst. Manches könnte man vom C22 nehmen, aber nicht vieles, denn das ist heute nicht mehr zulassungsfähig

Hier die Nach-Mitternacht-Skizze:



Wie man sehen kann, ein Flieger mit Streckung um 6,5, 15 qm, dazu passenden Leitwerkscoeffizienten etc. als Rotweinskizze. Das möchte ich in einigen folgenden Beiträgen vom Alkohol befreien und als meine ultima ratio in Sachen Einfach-Ul vorstellen. Unterstützt von der neuesten Version von x-plane - wie gehabt.

Im Gegensatz zu meinem Simsewing-Desaster, das in einer Enttäuschung (im wahrsten Sinne des Wortes) endete, weil ich keine Chance sah, selbst dieses Projekt weiterzuführen und es sich immer weiter vom Ziel entfernte, wird ISI (für easy) anders angelegt sein:

Ich blubbere vor mich hin, höre euch gerne zu, nehme Ideen auf oder stelle eigene zur Diskussion, aber ich verbinde keine Absichten damit, außer der zu zeigen, daß zum Thema Einfach-Ul und niedrigen Kosten noch nicht alles gesagt sein kann. Das, die Loslösung von der Frage, "wo hat der seine Werkstatt und wo sein Geld", macht es für mich einfacher. Und die, die es lesen wollen, sehen vielleicht noch einmal, wie schwierig es ist, die Dinge bis auf den runden Punkt zu vereinfachen - vielleicht.

Morgen oder übermorgen fange ich an damit. Kommentare vorab eher unerwünscht. Lest einfach, ob ihr damit was anfangen könnt. Und schon schreit eine jetzt verheiratete Sabine, ich möge mich vom Bildschirm trennen. Das hat man davon - man kann nicht mehr trocken "nein" sagen.

Gruß Dieter

[bushpilot]

...doch man kann . Auch von mir einen herzlichen Glückwunsch.

Ich glaube, so wie du es jetzt angehst, ist es richtig. Und die Skizze (obwohl sehr 22-lastig) macht einen sehr gefälligen Eindruck.

[Abdul]

So ganz auf die Schnelle:
A bisserl dicht is dr Brobällär schoh am Rasn.

Das prinzipielle Problem mit solchen Bugrad-Auslegungen ist daß entweder der Propeller zum Rasenmähen geeignet ist oder das Bugfahrwerk recht lang wird. Das ist mit ein Grund, warum ich immer so gerne auf Spornradfahrwerke schiele.

[Wabo]

Komisch, die Sache mit dem Quirl ist mir auch gleich aufgefallen. Aber eigentlich dürfen wir ja laut Chef garnicht kommentieren.

[busbumde]

<table width="90%" cellspacing="1" cellpadding="3" border="0" align="center"><tr> <td><span class="genmed">Zitat:</span></td></tr><tr><td class="quote">
Kommentare vorab eher unerwünscht.
</tr></td></table>


Ooops, das könnte falsch verstanden werden. Damit meinte ich, daß man den Flieger nicht schon jetzt ablehnen oder durch andere Vorschläge ersetzen solle, bevor er einmal komplett durchgesprochen ist. Dann, also danach, kann er so etwas wie eine Messlatte für weitere Gedanken sein. Sorry, daß ich mich da mal wieder etwas mißverständlich ausgedrückt habe. Selbstverständlich sind Kommentare zu meinem Geblubber sehr erwünscht, wozu sonst die Veranstaltung?

Dieter

[busbumde]

Sehr schön, öffentliche und nichtöffentliche Kommentare trudeln ein. Daher hier eine kleine Vorabverlautbarung zu ISI, dem Rotweinflieger:

Nach dem unrühmlichen Ende des Simsewing - mea culpa - habe ich ziemlich lange nebenbei alle möglichen Bauweise und Rumpferzeugungen durchforstet und bin zu dem Schluß gekommen, daß die älteste und von Gygax schon früh aufgegriffene Rumpferzeugung auch heute noch ihre Berechtigung hat, wenn es um ein leichtes Einfach UL geht. Heißt also:

Oben ein Träger (Rohr) für Flügelanschluß und als Leitwärksträger, das diese Einheiten in eine mechanisch einfache Beziehung setzt. Unten ein Rohr, das vorne den Motor trägt und hinten der Kabine ein Rückgrat gibt. Dazwischen Dreicksverbände oder den typischen Comco-Bogen 2mal hintereinander. Hinten muß man den Leitwerksträger natürlich auch 2mal abstützen. Hat Comco nicht, daher bildete im Belastungsfall einer neuen Zulassung, sonst eher nicht, die Betätigung des Höhenruders im verklemmten Zustand die Abstützung. Geht also nicht mehr, man kommt um die Stützen heut nicht mehr rum.

Soweit zur Frage, warum da genau dieser Typ von Rumpf skizziert wurde.

Klar ist natürlich auch, daß hier nur leichte Antriebe bis HKS max. eingesetzt werden können (andere gibt es preiswert und viertaktig sowieso nicht) und daß auch die Pilotenposition etwas rückwärtiger sein muß als im C22. Eine Trimmung des Schwerpunktes soll durch das in Maßen verschiebbare Rettungsystem erfolgen, mglweise von innen bedienbar. Ob das alles so geht, sieht man aber erst in der ersten Gewichts- und Schwerpunkttabelle.

Ja, und der Prop ist in der Skizze natürlich zu klein und zu tief. 1,6 m muß er wohl mindestens haben als Dreiblatt (Vierblatt von Born ), doch wo der Prop letztlich sitzen wird, das bestimmt die Zulassung recht genau über die Mindestabstände bei plattem Reifen eingefedert.

Wie man sieht ist auch die Fläche ziemlich "stumpf" mit einem Lamda, mit einer Streckung unter 7. Auch die ist in einer Rotweinskizze nicht endgültig, aber mit irgendwas muß man ja anfangen. Und 7 als maximale Streckung stehen z.B. in der kanadischen Zulassung drin mit max 3 für das Höhenleitwerk. Offebar hat da jemand klar erkannt, daß dem Einfachbau allein schon durch die benötigte Torsionsfestigkeit bei höheren Streckungen Grenzen gesetzt sind. Das gilt auch und besonders für Rohr-Tuch-Flügel, wie hier vorgesehen.

Um einmal mit irgendetwas anzufangen und einen Schqwerpunkt zu haben, zu dem man dann die Gewichte in beziehung setzen kann, fange ich nachher mit der Fläche und dem Höhenleitwerk und deren Neutralpunkt an. Mit ein paar Kritzelskizzen und Erklärungen. Danach kommt dann die erste Gewichts-/Schwerpunktabschätzung, wenn ich wieder gelernt habe, ein Excel-Sheet zu erstellen und dann sehen wir weiter, was überhaupt geht und was nicht.

Zum Sinn des Fliegers als letztes Wort: Es ist kein C42 für Arme, auch wenn ich das Ding boshaft C33 genannt habe, nachdem mir die Ähnlichkeit auffiel. Es wird konzeptionell ein Flieger mit einer kleinen Flächenbelastung, der seine Leistung mehr durch geringes Sinken als durch bestes Gleiten erzielt, ohne Landeklappen, mit einem großzügig dimensionierten Höhenleitwerk und mit einer Bauweise, die ungefähr so einfach ist wie beim Sunny oder C22, nur deren beider Schwachstellen zu vermeiden sucht. Eigentlich low, slow and protected im Kiss-Verfahren.

Genug, ich melde mich mit einem Neutralpunkt wieder.

Dieter

[busbumde]

Beitrag1

Im Falle von ISI ist es bei der Fläche eigentlich ganz einfach, denn der Rahmen des Möglichen ist nicht frei wählbar. 450 kg MTOW stehen im Raum, dazu 30 kg/qm max. Flächenbelastung für die vereinfachte franz. Zulassung, dazu Streckung (Spannweite zum Quadrat/Fläche) von max 7. Aus MTOW 450 und Flächenbelastung 30 ergibt sich 450/30=15. 15 qm muß der Flieger also mindestens haben. Damit liegt auch schon die erreichbare Mindestgeschwindigkeit fest, die sich aus der Formel ergibt: Wurzel aus Gewicht/Fläche * 2/0,125 * 1/Camax, hier also Wurzel aus 450/15 * 2/0,125 * 1/1,35 = Wurzel aus 355 = 18,8 (m/sec) entspricht 67,88 km/h Abkippgeschwindigkeit in Meereshöhe.

Es darf also eigentlich ein wenig mehr Fläche sein, denn der Auftriebsbeiwert von 1,35 ist schon optimistisch. Doch mit etwas höherem Standgas, einer flachen Rumpfunterseite vorne, mir 2 Grad für die Querruder etc. kommt man an die gewünschten 18.05 m/sec schon heran. Lassen wir es also mal so im ersten Vorentwurf.

Da die Streckung mit max. 7 ebenfalls bereits festliegt, kann man sich schnell ausrechnen, daß der resultierende Rechteckflügel dann 10,24 m Spannweite haben sollte und 1,46 m tief wäre. Doch wie man der Graphik hier unten entnehmen kann, ist der Unterschied zwischen Streckung 6 und 7 nicht mehr allzu groß, so daß auch mechanische und andere Überlegungen miteinfließen dürfen. Dabei gibt die Steckung die Leistungsfähigkeit des Flügels vor und sie besagt im hier interessierenden Bereich, wieviel induzierten, durch Auftriebserzeugung hervorgerufenen Widerstand der Flügel entwickelt.



Und ich habe mich hier zu einem Grundflügel der Streckung 6 entschlossen, der rund 8,9 m Spannweite hat, entsprechend 1,68 m tief ist und mit leichten, angesteckten Plastikohren fürs affektive Interesse doch noch die Streckung 6,2 erreicht. Das Ganze bei einer Reynoldszahl von 2,16 Mio. im Langsamflug. ... wird fortgesetzt...

[busbumde]

Beitrag 2

Warum die geringe Streckung? Zum einen kann man mit weniger Spannweite Rohre geringeren Durchmessers einsetzen, denn die Biegemomente fallen kleiner aus. Trotzdem sollten Rohr-Tuch-Flügel meines Erachtens bei Fliegern mit geringer Flächenbelastung begrenzt elastisch sein, und da kommt der von mir so geliebte 3 ? Rohr Flügel mit einfacher Stielung einsetzen. Solch ein Flügel sieht in der Übersicht als Skizze so aus. Bild 1;



Nasenrohr, Mittelrohr und Endrohr (lila) sind innen, ?mittig? und außen querverbunden. Die Winkel werden durch Drahtseile auch unter Last gehalten. Solch einen Flügel, der bei Sisi evt. Noch mit verstärktem 48er Rohr machbar ist, wird innen auf 3 Rohre rund 220 mm tief aufgesteckt. Dort sind also nicht die üblichen U-Winkel als Aufnahme, die bei senkrechtem Bolzen alle Kräfte auf zwei Bohrungen konzentrieren oder bei waagerechtem Bolzen keine Momente abbauen. Ich halte diese Art des Tragflächenanschlusses für gut, weil man die Fläche alleine aufstecken kann, dann kann man die Sicherungsbolzen durchstecken und dann erst die Stielung in den dafür vorgesehenen Beschlag klappen. Das ist viel einfacher als mit den üblichen U-Winkeln.

Bild 2 zeigt die Stielung, die einfach und mit vorderem und hinterem Draht durchgeführt wird. Einfacher, klappbarer und feiner justierbar geht es nicht, bei negativer Last liegt alles auf einem Stiel der das abkönnen muß. Diese Art der Fläche hat also keinen Klappmechanismus ist aber m.E. genausoschnell und dazu auch noch sicherer im Hänger zu verstauen. Fail safe gibt das dritte Rohr bei 33%, das auch dafür sorgt, das im vorderen Drittel des Flügels mehr Lasten abgenommen werden als beim 2-Rohr-Flügel. Die Unterseite der Bespannung wird sich entsprechend nach innen ?einbeulen? und so eine Unterseite formen, die dem Vogelflügel nahe kommt. Bei manchen gut fliegenden Vögeln (Seglern) scheint diese Einbuchtung im vorderen Bereich die Leistung deutlich zu steigern, mehr als ein insgesamt große Einwölbung.

Bild 3 zeigt die simpeltste Rippenbefestgung für solch einen Rahmenflügel. Die Profile der Oberseite werden aus 20x1mm Alurohr alle identisch gebogen, das dauert 20 Minuten für alle notwendigen Rippen. Vorne und hinten werden vorbereitete, einfache PVC-Gewebecshläuche guter Qualität eingesetzt und im Rippenrohr fixiert. Diese Schlauchstücke werden dann wie gezeigt mit einer U-Scheibe und Schraube vorne und hinten fixiert. Beim Bespannen des Flügel mit einem vorgenähten Tuch legen sich diese Rippen flach. Ist das Tuch an den Enden des Flügels fixiert, richtet man die Rippen durch den Flügel mit einem Stab auf, das Tuch bekommt volle Spannung, dann fixiert man die Rippen mit ein, zwei Nieten am Tuch. Fertig. Das Sytem der elastisch aufgehängten Rohrrippe funktioniert bei Sunny seit 16 Jahren ohne jedes Problem, es wird auch der PVC-Schlauch nicht durchgeschnitten und vor allem: Nichts rappelt, schleift oder reibt oder vibriert sich los. Einfacher und besser geht es für einen Simpelflieger wohl nicht. Und auch nicht billiger.

Bild 4 zeigt noch schnell den Aufbau des Querruders. Nasenroh und Endrohr werden innen mit 10mm, außen mit 8 mm gebohrt. Die 10x1 mm Querrohre tragen jeweils einen Fischerdübel in sich , werden dann mit Nasen und Endrohr verbunden, ineinandergesteckt, dann werden von außen passende Senkkopfschrauben eingezogen, wobei die Querrohre mit einer Klemmzange fixiert werden. Die so aufgebauten Querruder des Sunny halten 80 kg Last, man kann sich lang drauflegen, und haben bisher noch nie versagt. Es ist eigentlich unglaublich, wie fest diese Querruder sind und auch auf Dauer bleiben, wenn man meine Simpelbauweise betrachtet. Einfacher geht nicht. Querrudergelenke wie üblich.

Damit wäre die Größe und Streckung der Tragfläche, auch ausgerichtet an ein paar Überlegungen zur einfachen Machbarkeit bereits rudimentär besprochen. Die Statiker im Forum werden dann in einem späteren Stadium sagen können, ob 48er Rohr verstärkt tatsächlich noch funktioniert. Würde man übrigens die Hilfsseile der Abstielung nicht am Stiel unten selbst fixieren, hätte man noch ein zusätzliches Fail-safe.

Zur Diskussion gestellt.

Dieter

[Thommy]

wow bin begeistert ... fast ein Fernstudium im UL-Bau ...
den Rumpf dann wie beim affordaplane aus Alu-vierkant zusammennieten??

ciao Thommy

[busbumde]

Rumpf kommt noch, stell doch mal ein Bild von Deinem Affordaplane in den anderen Thread, damit man sieht, worüber man dort redet. Nicht jeder kennt ja dieses Wandelflugzeug

Gruß Dieter

[Thommy]

@Dieter

es gibt einen neuen thread mit "Bildchen" vom Affordaplane
"guckst du"

ciao Thommy

[busbumde]

@Thommy

Ja, muß aber erst noch Tomaten kaufen und meinen 3. Beitrag hier reinkopieren.

[busbumde]

Beitrag 3

Zum Flügel braucht es auch ein Leitwerk, ein Höhenleitwerk zumindest, und von dem wissen wir bisher nur, daß seine Streckung (b^2/F) unter 3 bleiben sollte. Wir müssen noch wissen oder ahnen, wie groß das Laitwerk sein könnte und wo es sitzen sollte. Das wissen wir nicht, doch es gibt Tabellen, in denen drinsteht, was sich im Laufe der Jahrzehnte bewährt hat. Hier ist eine davon:



Ganz rechts in der oberen Tabelle sind die Werte eines sogenannten Leitwerkvolumencoeffizienten aufgelistet, und man sieht, daß ein Volumencoeffizient von 0,45 im gutbewährten Mittelfeld läge. Dieser Coeffizient kommt dadurch zustande, daß man die Größe des Leitwerks und dessen Abstand zur Tragfläche mit deren Größe und deren Tiefe in ein Verhältnis setzt. Genauer: Leitwerksfläche mal Hebelarm dividiert durch Flügelfläche mal Flügeltiefe. Die Einheiten dividieren sich dann raus und man erhält eine dimensionslose Zahl, einen Coeffizienten eben, der für alle denkbaren Flugzeuge anwendbar ist. Nun zu ISI:



Die Rotwein-ISI-Skizze zeigt ein vorgeschlagenes Leitwerk, das bei 2.9 m Spannweite 1,1 m tief ist, also 3,19 qm Fläche hat und die Streckung 2,63 hat. Den für eine Rechnung zum obigen Coeffizienten benötigten Abstand des Leitwerkes zur Fläche misst man von den Viertelpunktlinien dieser Flächen, also bei Rechteckflügel bei 25% Flächentiefe aus. Diese sind in der Skizze mit t/4 oder c25 bezeichnet.

(Diese Viertelpunktlinie kommt in der Fliegerei ständig als einfache Hilfslinie vor, weil man sich hier den Auftrieb angreifend vorstellen kann. Und ein üblicher Flieger, dessen Schwerpunkt bei 25% der Flügeltiefe eines Rechteckflügels liegt, ist in der Regel stabil fliegbar. Deshalb darf man das Höhenleitwerksvolumen, also seinen Abstand mal Fläche statt auf den Schwerpunkt auf diese Linie beziehen, denn dort liegt ja auch ein möglicher Schwerpunkt.)

Also rechnen wir jetzt mal den Abstand des Leitwerks aus:

Die Flächentiefe von ISI habe ich vorlaüfig auf 1,68 m festgelegt, also liegt dort die Viertelpunktlinie bei 0,42 m, das Höhenleitwerk ist 1,1 m tief, Viertelpunktlinie (oder c25) daher bei 0,275 m. Und da nun Eintrittskanten von Flügel und Höhenleitwerk in der Skizze 3,62 m auseinanderliegen, ergibt sich ein Hebelarm von Viertelpunktlinie Flügel zu Viertelpunktlinie Leitwerk von 3,62 minus 0,42 plus 0,275 = 3,475 m .

Also ergibt sich jetzt als vorläufiger Höhenleitwerksvolumencoeffizient von Rotwein-ISI 3,19 * 3,475/15 * 1,68 = 0,439.

Schaut man in die ?Tabelle der Erfahrung? oben, so stellt man fest, daß 0,439 (ganz rechts vh) recht gut im Mittelfeld liegt ? brauchbar. Wichtig ist aber auch noch, wieviel Prozent der Flügelfläche das Höhenleitwerk aufweist, bei ISI sind es 3,19/15=0,21 entsprechend 21 Prozent. In der Tabelle Sh/Sw sieht man, daß das schon reichlich viel ist. Es schadet zwar nix, aber etwas besser wäre es wohl, die Größe des Höhenleitwerkes zu verkleinern und seinen Hebelarm zu verlängern. Dann bleibt der Coeffizient gleich. Aber dann wird der Flieger über 6 m lang, und das habe ich mal als oberste Grenze gesetzt. (Bild dazu im nächsten Beitrag)

In der Abbildung oben sieht man in der unteren Tabelle auch, daß man bei einem HLWVolCoeff von 0,45 und mittlerem Stabilitätsmaß 50% Ruderfläche im Höhenleitwerk vorsehen sollte, um eine gute Kontrolle zu haben. Das ist vor allem wichtig beim Ul beim Landen bei geringster Geschwindigkeit, denn wenn dann das Höhenruder dann nur Luft pumpt, kann es dumm werden.

Andererseits vermeiden es viele Konstrukteure im UL-Bereich den Fliegern ein großes Höhenleitwerk zu geben, denn wenn die im Propellesturm sitzen zieht es da gewaltig an langen Hebeln, zudem übersteuern unerfahrene Piloten gerne und nicht zuletzt brauchen große Höhenleitwerke kräftige Höhenleitwerksträger. Aber die Erfahrung sagt eher, daß zu große Leitwerke sicherer sind als zu kleine. Zudem ergibt sich dann ein größerer Schwerpunktbereich, und genau den braucht man, wenn zwei Piloten genausoviel wiegen wie das Flugzeug und damit den Schwerpunkt heftig verschieben können, wenn sie nicht drin sitzen. Also beim UL lieber großes Höhenleitwerk.

...Fortsetzung folgt, wenn ich Tomaten gekauft habe. Rein zeitlicher Zusammenhang. Dann eine Skizze mit Flächen und Neutralpunkt, dann kommt Sabine, und dann ist erst mal Schluß.)

[erkki67]

Dann hab ich eine Idee, Verheirat den Rumpf des Affordaplane mit dem Geflügel von Zenairs STOL 701 und fertig ist das UL!

[tiniro01]

Ich glaub Dir alles unbesehen.
Aber langsam fällt mir schwer, Dir zu folgen.
Dafür braucht ein visueller Mensch wie ich immer was zum Anfassen.

Aber eine Frage zum Leitwerk, in der Hoffnung gestellt, daß sie Deinen Gedankenfluß jetzt nicht zerhackt:
Ich hab mal auf Bildern einen französischen Flieger gesehen (Kein Himmelslaus-Derivat!) in "normaler" Flächen/Leitwerkanordnung, bei dem das Leitwerk aber ungewöhnlich kräftig ausgefallen war.
Laut Text hatte es mittragende Funktion.
Ähnliches sagt ein Bekannter dem ULF2 nach.

Welche Gründe sprechen für eine solche Konstellation?


Gert