Modell AVIATOR Blitzschnell Kunstflugjet

Wissen | Grundlagenserie | Teil 37
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Einen Doppeldecker aerodynamisch auszulegen, ist nicht
leicht. Die gegenseitige Beeinflussung der Tragflächen und
jeweils der beiden Flächen auf das Leitwerk sind mit klassischen
Methoden kaum zu modellieren. Früher legte man
im manntragenden Flug nach Erfahrung aus und überließ
dem Testpiloten das Risiko eines Irrtums oder Fehlers.
Um den Anspruch noch zu steigern, sollte zudem das
Modell absolut sicher vor einem Strömungsabriss sein.
Dazu musste die obere Tragfläche einen etwas höheren als
den optimalen Anstellwinkel aufweisen als die untere.
Damit erfolgt, so der Plan, der Abriss immer zuerst oben.
Die untere Fläche sollte dabei noch gut angeströmt bleiben.
In Folge dessen sollte das Modell wegen des quasi
Ausfalls der vorgestaffelten oberen Fläche aufgrund der
höheren effektiven Flächenbelastung nicht nur schneller
werden, sondern auch noch ein kopflastiges Moment
bekommen. Das sollte dazu führen, dass das Modell die
Nase senkt und somit der kritische Anstellwinkel auch
oben wieder unterschritten wird. Ein anspruchsvolles Ziel.
Letztlich sollte das Modell ohne jedes Einfliegen und
Trimmen auf Anhieb eigenstabil und ausgewogen – einem
Oldtimer gerecht – langsam fliegen. Es bedurfte geschlagener
drei Abende der Berechnung mit FLZ_Vortex, wobei
hunderte von Lösungen durchgespielt, nachkorrigiert oder
verworfen wurden, bis eine theoretische Lösung gefunden
war, die versprach, den Ansprüchen gerecht zu werden.
Dabei zeigte sich, dass, obwohl höher als optimal angestellt,
die gegenseitige Beeinflussung der Flächen so groß zu sein
schien, dass die obere Fläche immer noch einen geringeren
Anstellwinkel aufweisen musste, als die untere. Wer hätte
das für möglich gehalten. Zudem zeigte sich, dass ein maßstäbliches
Höhenleitwerk wegen der sehr kleinen zu erwartenden
Re­Zahl nicht ausreichend groß für einen stabilen Flug
gewesen wäre. Es musste um zirka 50 Prozent vergrößert
werden. So baute ich das Modell über drei Wochen hinweg
streng nach den Vorgaben der FLZ_Vortex­Berechnung, um
letztlich eines Sonntags morgen eine E­Mail an Frank Ranis zu
schreiben. Darin kündigte ich lapidar an, dass ich jetzt zum
Erstflug aufbrechen würde, ohne das Modell vorher irgendwie
aerodynamisch zu testen. Entweder würde es vom Boden
weg sofort stabil fliegen oder er müsse noch mal an die
Programmierung ran. Später erfuhr ich, dass Frank wohl den
Sonntagmittag mit dem Kauen von Fingernägeln zubrachte –
in gebannter Erwartung der erlösenden E­Mail nach dem
Erstflug. Hätte ich das geahnt, so hätte ich mir an dem Tag
auf der Flugwiese nicht so viel Zeit gelassen.
78 www.modell-aviator.de
Abbildung 5: Die Curtiss
Jenny, ein erster reiner
FLZ_Vortex-Entwurf
Lese-Tipp
Warum kann ein Flugzeug
überhaupt fliegen und
welche Kräfte wirken auf
ein Fluggerät am Himmel?
Was ist eine Re-Zahl?
Worin unterscheiden sich
die verschiedenen Profile?
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erstflug – Theorie und Realität
Der Satz „Grau, teurer Freund, ist alle Theorie und grün
des Lebens goldner Baum“, wird Johann Wolfgang von
Goethe zugeschrieben. Eine der wenigen Aussagen von
ihm, die die Wissenschaft betreffend eine gewisse
Richtigkeit haben. Gemeint ist nicht, dass Theorie und
Praxis nichts miteinander zu tun hätten, wie der Satz
immer wieder interpretiert wird, sondern vielmehr, dass
eine Theorie nur wirklich taugt, wenn sie sich in der
Realität bestätigt findet und überprüfen lässt. Ansonsten
bleibt sie nur ein hypothetisches Gedankenspiel. Es wäre
nicht Goethe, wenn er nicht selbst immer wieder gegen
diese Erkenntnis verstoßen hätte.
Konkret für das Projekt der Curtiss Jenny bedeutete das,
dass sich die Genauigkeit der Software darin bestätigt finden
müsste, dass ein aerodynamisch derart komplexes Modell in
den Grenzen der Messgenauigkeit so fliegen sollte, wie es
vorherberechnet ist. So stand das Modell also nach erfolgreichem
Reichweitentest auf der Startbahn. Würde dieses filigrane
Konstrukt aus Balsastäbchen und Gewebefolie wirklich
fliegen? Ich zweifelte daran. Doch in einem Anflug von
Fatalismus gab ich trotz drei Wochen zum Teil nervenaufreibender
Arbeit beherzt Gas. Schnell kam sie ins Rollen, hob
das Heck an und war nach wenigen Metern frei. Sie flog.
Gutmütig und langsam wie berechnet. Ein Nachtrimmen
war nicht nötig. Sie flog vollkommen eigenstabil und ruhig.
Eigentlich ein Modell für den ungeübten Einsteiger. Spätere
Messungen haben gezeigt, dass auch Flug­ und Sinkgeschwindigkeit
mit nur wenigen Prozent Abweichungen
den berechneten Werten entsprachen. Das Abrissverhalten
zeigte sich genau wie vorherberechnet. Selbst
beim Landen zeigte sie keine Tendenz zum Abkippen und
keine Allüren. Sie flog wie auf Schienen an und setzte sanft
auf der nur zwei Meter breiten Landebahn – ein geteerter
Feldweg – auf. Zufrieden kehrte ich am Nach mittag nach
Hause zurück, um Frank Ranis die erlösende Nachricht
zu schicken.
nur etwas für Profis?
Für das Programm FLZ_Vortex bedeutet dies indes, dass
es eine sehr hohe Verlässlichkeit besitzt. Bisher hat es sich
in unzähligen Beispielen immer wieder bewährt. Zitternde
Knie beim Erststart in Anbetracht der Ungewissheit, ob
das Modell überhaupt stabil fliegen wird – von guten
Flugleistungen mal ganz abgesehen – gehören seither der
Vergangenheit an.
Doch ist eine solch professionelle Software, wie in
Abbildung 6 dargestellt, nicht nur etwas für den eingefleischten
Aerodynamiker?
Sicher waren zur Programmierung fundierte Kenntnisse
der Aerodynamik und Informatik nötig. Doch gerade für
den Anwender sieht das vollkommen anders aus. Denn
das Ziel der Software war, dass es dem aerodynamischen
Laien möglich sein soll, selbst komplizierte Konzepte zu
berechnen und zu optimieren, ohne sich dabei in die
Aerodynamik einarbeiten zu müssen. Natürlich schaden
einige Kenntnisse aerodynamischer Konzepte, zum
Beispiel aus dieser Grundlagenserie, nicht. Zwingend