Bautechnik für Elektroimpeller angetriebenen Modellflugzeuge

ARNOLD MEIER Mitglied der Modellfluggruppe MG Basserstorf
Scale-RC-Flugzeugmodelle
Riedenerstrasse 16
8305 Dietlikon
Mitglied der IGEJS
Bautechnik für Elektroimpeller angetriebenen Modellflugzeuge
Verbesserte Gewichts-/ Leistungswerte unter Verwendung modernerer Materialien
und Antriebe
Beispiel: Learjet 35
Mit jedem Jahr werden erfreulicherweise die Leistungen der Akkus verbessert. Als Erfolg dürfen die
auf den Markt kommenden Nickel-Hibrit und seid kurzer Zeit die Lithium Polymer bewertet werden
Allerdings ist ein breiter Einsatz der LIPO aus Kostengründen und den immer noch begrenzten
Stromabgaben zur Zeit noch etwas verfrüht. Wir hoffen jedoch dass sich in absehbarer Zeit eine
Preiskorrektur und eine Leistungssteigerung besonders für Impellerantriebe verbunden mit sicheren
Betriebsbedingungen einstellen wird.
Die „Brauchbarkeit“ von Elektro-Modellflugzeugen ist Heute unbestritten und nimmt dank der
jährlich verbesserten Akkus Leistungen eine immer bessere Verwendungs- und Einsatzmöglichkeit
an. Denken wir nur an den heutigen Stand, der Higth Speed Segelflugmodelle der Klasse XY. Trotz
der in den letzen 3 -4 Jahre erreichten beachtlichen Erfolge müssen wir Impellerfrieks immer wieder
erkennen, dass zum Erreichen einer ansprechenden Schubleistung mit dem Vergleich eines
leistungsmässig gleichem Kraftstoffantriebes, doch noch eine grosse Differenz besteht.
Somit bleibt uns bei der Konstruktion und dem Bau eines Jets nach wie vor keine andere Wahl, zu
versuchen ein Modell so leicht wie möglich zu bauen. Besonders schwierig wird es, wenn man ein
Scale-Nachbau realisieren will, im besonderen die Fahrwerke, die Details, die an einem Modell
neben einem ansprechendem Outfitt, nicht fehlen dürfen Gewicht produzeieren. Es hat sich auch
gezeigt , dass bei allem Respekt der kleineren Nur-Styropor-Modelle, die Grossmodelle wie z.B.
Antonowf oder Jumbolino von Hans Bühr ausgenommen, bei den Aktiven, wie auch an Flugtagen
bei Zuschauern, doch nicht die gewünschte Beachtung finden,
Die Erfahrung, dass bei aufwendiger Bautechnik ein berechnetes Modellgewicht auch beim
sorgfältigster gewichtsbewusster Bauweise doch immer wieder schwerer wird, machte ich auch vor
2 Jahren beim Bau meines Learjets 35. Ich hoffte bei einer Spannweite von 1,65 m und einer
Rumpflänge von 1,95 m mit den notwendigen 2 Antrieben ein Totalgewicht von max. 5 kg nicht zu
überschreiten. Auch damals musste ich erkennen, dass meine Gewichtsvorstellungen zu
optimistisch waren. Der Learjet wurde 1,65 Kg. schwerer als berechnet d.h. 33% mehr Gewicht und
somit resultierte eine spezifische Flächen-Mehrbelastung von anfänglich errechneten 96.7 Gr./dm
auf 132,8 Gr./dm was eine Verschlechterung von 37,5 % bewirkte. Um eine geringere
Flächenbelastung d.h. bessere Flugeigenschaften zu erreichen, baute ich eine zweiten . um 20 cm
längeren Flügel. Dadurch erzielte ich eine wesentliche Verbesserung der spez. Flächenbelastung
mit , 111 Gr./dm jedoch zu Lasten einer Einbusse eines nicht mehr Scale konstruiertem Modell.
Es stellte sich heraus, dass ein immer unterschätzter Faktor das Gewicht des verwendeten Harzes
sowie der in der Regel nicht berechenbaren Fixierung von funktionsbedingten Einheiten sind..
Dieses Problem entsteht sowohl durch die GFK Bautechnik, wie aber vorhin erwähnt auch durch die
vielen kleinen Harzstellen,
Lohnende Gewichtseinsparungen können praktisch nur im Rumpf- und Flügelaufbau erreicht
werden. d.h. für uns Modellbauer, dass wir versuchen müssen nur das leichteste Baumaterial
einzusetzen
Diese Erkenntnis brachte mich zum Entschluss einen Versuch, für einen neuen zweiten Learjet-
Rumpf zu starten um von der konventionellen GFK Bautechnik zu der modernsten Waben-
Bautechnik über zu gehen. Bekanntlich ist diese Bautechnik schon seid einigen Jahren im
Flugzeugbau mit grossem Erfolg eingeführt. Es sind dadurch Gewichts- und Stabilitäts-
Verbesserungen erzielt worden, mit zuvor nie gekannten und erwarteten Ergebnissen.

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Für die ersten Versuch der Wabenbautechnik fertigte ich eine Gondelhälfte eines Triebwerkes an.
Es zeigte sich sehr schnell, dass das Einlegen auch der nur 2 mm dicken Waben in eine Rundform
und den zusätzlichen kleinen Rundungen des Ein- und Auslassöffnung sehr schwierig ist. Damit die
Wabe an der äusseren und später bei einem weiteren Arbeitsgang am inneren Glasfasergewebes
richtig gut haftet, muss die Wabe mit der Vacuumsack Technik ausgeführt werden. Nur so ist
gewährleistet, dass die einzelnen Wabenzellen richtig angedrückt werden und durch die Kapillarwirkung
des Harzes die gewünschte Verbindung und Festigkeit erreicht wird.
Wichtig ist, dass zuerst die Aussenhaut d,h, das Glasfasergewebe des Rumpfes in die Negativform
eingeharzt und 24 Std. lang getrocknet wird, bevor man mit der Wabeneinlage beginnt. Diese wird
dann nach wie vor mit der Negativform in den Vaccumsack geführt wodurch unter Vaccum die
Wabe an die Aussenhaut angedrückt wird. Der dritte Arbeitsgang ist das Einharzen des inneren
Glasfasergewebes, das ebenfalls mittels des Vaccumsackes an die Wabe angedrückt wird. Nach
weiteren 2 Tagen Trocknungszeit bestätigte sich die erhoffte hohe Stabilität der Halbschale, mit
einer zusätzlichen Gewichtsreduzierung von 50%. Dieser Versuch mit dem positiven Ausgang
bewog mich, die Herausforderung des Baus des gesamten Learjet-Rumpfes anzunehmen.
Bei der Herstellung der ersten Rumpfhälfte ergaben sich mangels Erfahrung nochmals verschiedene
Probleme, vor allem das des faltenfreien Einlegens, Einbetten und fixieren der Waben besonders
in den vorderen und hinteren engen Bereichen. An diesen Stellen mussten die Waben
zugeschnitten und in einzelnen Stücken eingelegt und mit Klebesband wegen verrutschen, fixiert
werden.
Die Spanten, die Bugfahrwerkhalterung und die Akkuhalterungens-Schächte wurden anstelle von
Kiefer-.Balsa-und Sperrholz ebenfalls aus Flachwaben-elementen gebaut. Dadurch wurde
nochmals weiteres Gewicht eingespart. Total ergab sich eine Gewichts-Verminderung gegenüber
des ersten GFK Rumpfes von Total 650 Gr.
Technische Daten des Learjet 35
Gegenüberstellung des ersten zum zweitgebauten Rumpf mit mehr Zellen und Brushless-Motoren
Rumpf- Erstbau Erstbau Zweitbau
Spannweite cm 160 180 180
Flügelfläche dm2 50 61 61
Rumpflänge cm 195 195 195
Rumpfdurchmesser. cm 18 18 18
Seiten- Höhenleitwerk cm 55 55 55
Totalgewicht Kg 6,5 6,7 6,2 */6,5
Flächenbelastung gr / dm2 130 110 102*/107
2 Stck. Elektromotoren Ultra 930-6 Ultra 930-6 Hacker
2 Stck. Impeller Schübeler DS 51 FAN DS 51 FAN DS 51 FAN
Standschub bei voller Leistung 2x 17 Z 30 N 30 N -
Standschub bei voller Leistung 2x 18 Z* - - 38 N
Standschub bei voller Leistung 2x 20 Z - - 40 N
Schub bei mitl. Fluggeschwindigkeit 18 N 18 N 18 N
Gewicht-/Schubverhältnis bei max. Leistung 2,16 / 1 2,23 / 1 1,63 / 1* 1,62 / 1
Flugdauer bei 30% max. 70% mitl.FG. 5-6 Min 5-6 Min. 6-7 Min
Problemloser Start ab Piste, Startstrecke 55 m 50 m 40-45 m
Max. Geschwindigkeit Km 130 125 130-150

Rumpfaufbau
Halbschale in Wabentechnik
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Orginal und Modell
Orginal und Modell
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Flugaufnahme
Ready for take off
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Detail Rumpfaufbau
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