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3-Seiten-Ansicht

Aerodynamik

Ziel beim HLG-Fliegen ist es, aus der Hand möglichst lange zu fliegen. Erste Voraussetzung dafür sind hohe Würfe. Die zweite, und bei schwachen Bedingungen wichtigere, ein excellentes minimales Sinken. Hinzu kommt, dass bei Wind ein gutes Vorankommen zwischen der Thermik extrem wichtig ist.

Dies lässt drei konträre Anforderungen an die aerodynamische Auslegung erkennen. Eine Optimierung des langsamen Gleitflugs lässt sich nur schwer mit einem vernünftigen Widerstandswert bei den hohen Abwurfgeschwindigkeiten vereinbaren. Auftriebsbeiwert und Reynolds-Zahl beim Streckenfliegen liegen zwischen den beiden Extremen und lassen reine Zweipunkt-Designs meist alt aussehen.

Das ca_max darf wegen des unabdingbaren Thermikkreisens nicht zu tief liegen. Ein erhöhter Profilwiderstand ist hier nicht ganz so kritisch, da sowieso der induzierte Widerstand zuschlägt. Eine nicht übertrieben hohe Streckung kommt der Re-Zahl zu gute und hat bei gleicher Masse keine Nachteile beim induzierten Widerstand zur Folge wie sich theoretisch nachweisen lässt. Bei einfacherem Bau (Unterbringung der Servos), besserer Steifigkeit usw.

Das konkrete Optimaldesign hängt leider auch vom konkreten Wetter ab. Den besten Flieger für alle Bedingungen gibt es nicht. Vielmehr muss nach einem robusten Kompromiss gesucht werden. Vereinfacht gesagt, der Flieger muss funktionieren.

Dazu muss man zunächst die Besonderheiten der Aerodynamik bei kleinen Re-Zahlen beachten. Hier ist Laminarhaltung der Grenzschicht nicht das Problem, sondern das Gegenteil. Druckwiderstand aus laminaren Ablöseblasen ist im Gleitflug der entscheidende Faktor, der drastische Leistungseinbußen hervorruft. Das Profildesign zielt also dahin, diesen möglichst klein zu halten. Beim Wurf dagegen erreicht man einen kleinen Widerstand nur durch lange laminare Laufstrecken.

Die Messlatte lag in Form von den SuperGee-Profilen von Mark Drela schon ziemlich hoch. Bedenken bestanden bezüglich der Flatterfestigkeit beim Wurf. Deshalb und auch um vernünftige Servos innerhalb des Flügels unterzubringen, wurde zu einer etwas größeren Dicke von 7.3% orientiert. Außerdem wird dadurch der Widerstand beim Wurf eher kleiner.

Ohne Wölbklappen ist ein DLG chancenlos. Der Abstimmung der Klappen wurde deshalb viel Augenmerk geschenkt. Die jeweils wichtigen Profilseiten sind bei den entsprechenden Klappenstellungen im Strak.
So bleibt bei negativen Ausschlägen im Schnellflug die Unterseite quasi komplett laminar. Auf der Oberseite muss sich dabei die Blase erst nach dem Klappenscharnier wiederanlegen. Dort also auch fast 100% laminar, aber mit wenig Druckwiderstand.
Bei positiven Klappenstellungen passt die Druckverteilung der Oberseite. Unten entsteht über der Klappe eine sehr flache Blase, die den Reibungswiderstand reduziert. Dass dies auch in der Praxis funktioniert belegen sowohl Flugleistungen und Windkanalmessungen.

Das Seitenleitwerk ist asymmetrisch profiliert, um die Pendelbewegung nach dem Start möglichst schnell abzubauen. Des weiteren haben gewölbte Profile weniger Tendenz zum dead-band-Effekt.

Viele wundern sich über die große, einfache V-Form. Sie ist das Resultat umfangreicher Vorabtests und den Wurfhöhen keineswegs abträglich. Das Kreisflugverhalten wird dramatisch verbessert. Und bei ruhiger Luft kann man die meisten Korrekturen widerstandsgünstig nur mit dem Seitenruder machen.

Bauweise

So einfach wie möglich, aber so kompliziert wie nötig war hier die Devise. Für einen Hochleistungs-DLG ist daher einiges an Aufwand erforderlich.

Die Tragfläche des Aspirin ist in verschiedenen Versionen erhältlich. Bei der Standard Competition-Version für den Wettbewerbspiloten liegt das Augenmerk auf geringstem Gewicht trotz gleichzeitig für konkurrenzfähige Würfe dimensionierter Festigkeit. Dies erfordert den Einsatz von Werkstoffen mit hoher spezifischer Festigkeit und Steifigkeit. Deshalb wird als Stützstoff Rohacell verwendet und Carbon an den notwendigen Stellen mit Akribie verbaut.
Ausgehend von dieser Standard-Variante können auf Wunsch verschiedene Maßnahmen zur Steigerung der Steifigkeit und Robustheit durchgeführt werden. CFK-D-Box, Kevlar-D-Box, Voll-CFK und Voll-Kevlar sind möglich. Aus unserer Sicht am sinnvollsten ist jedoch die Verstärkung mit CFK-Gitter-Gewebe, da dies mit geringstem Zusatzgewicht verbunden ist.

Die Flaperons sind auf der Unterseite mit einem Silikonscharnier dauerhaft befestigt. Die minimale Oberflächenrauhigkeit und Druckdichtheit sicheren maximale laminare Laufstrecken über die Klappenunterseite beim schnelleren Fliegen. Auf der Oberseite erfolgt die Abdichtung des Spaltes mit einer speziellen Folie.

Mögliche Farben sind: weiß, rot, violett, orange, grün, blau und schwarz.

Der Rumpf wird unter Druck nass-in-nass aus UD-CFK-Gelege laminiert. Dies sichert eine ultimative Festigkeit. Selbst härtere Abstürze werden ohne Beschädigung weggesteckt. Als Standard-Variante ist die Ausrüstung des Rumpfes mit zwei Servos vorgesehen. Kein Gefummel mit Anlenkungen aus dem Rumpf heraus und maximale Torsions-Steifigkeit der Flaperons sind die Argumente dafür gewesen. Bei Bedarf ist aber auch genug Platz für vier Servos vorhanden.

Unter der Fläche können 32 g Ballast angebracht werden (mit anderem System auch mehr), um den Einsatzbereich zu höheren Windgeschwindigkeiten zu erweitern.

Der Leitwerksträger wird als separates Rohr aus UD-Gelege und Carbon-Schlauch hergestellt. So kann einerseits durch Aufbringung eines hohen Drucks ein optimaler Faservolumengehalt und ein extrem geringes Gewicht erreicht werden. Andererseits bestehen in gewissen Grenzen Variationsmöglichkeiten bei der Leitwerksposition. Durch die verschiedenen Faserwinkel werden sowohl Biege- als auch Torsionslasten optimal aufgenommen.

Die Leitwerke der beiden High-End-Versionen werden ebenfalls in Negativformen hergestellt. Dies sichert eine optimale Reproduzierbarkeit der Flugeigenschaften. Hier wird der Leitwerkseinfluss oft unterschätzt.
Die Befestigung des Höhenleitwerks erfolgt abnehmbar auf einem Pylon. Das Seitenleitwerk wird mit Hilfe einer beigelegten Schablone auf dem Leitwerksträger verklebt.

Standard-Variante des Rumpfausbaus
Andere Variante mit SMC-14
Steife Verkastung von Fläche und Ruder mit GFK/Balsa bzw. C-Schlauch
Anlenkung von Höhen- und Seitenruder mit Kevlar-Faden und Torsionsfeder

Mittlerweile gibt es ein leicht vergrößertes Seitenleitwerk, auch für Linkshänder. Die Spannweite wurde von 215 auf 240 mm erhöht, die Fläche auf 1.68 dm². Damit wird das Pendeln nach dem Abwurf etwas reduziert.

Der Wurfstift ist profiliert und somit aerodynamisch weniger schädlich. Die breite Auflagefläche für die Fingerkuppen ermöglicht höchste Würfe und reduziert die Belastung beim Werfen. Damit werden die sonst üblichen Blutbläschen unter der Haut vermieden. Der Krafteinleitungsbereich ist natürlich kohlefaserverstärkt.

Für die Massen der Einzelteile gelten strenge Toleranzgrenzen (+- 5%). Dies sichert die Qualität und vor allem die gewünschten Flugleistungen.
Die Abflugmasse liegt typischerweise bei 260-265 g. Leichte Flieger sind ohne viel Aufwand ab ca. 250 g möglich. Wird nichts aufs Gewicht geachtet, kommt man auf ca. 280 g, was in etwa das obere Ende des sinnvollen Bereiches markiert.

Der Aspirin wird praktisch flugfertig geliefert. Es brauchen nur noch die Ruderanlenkungen fertiggestellt und RC-Komponenten eingebaut zu werden. Folgende Teile können dazu verwendet werden:

Weitere Infos und Bilder vom Bau gibt es unter www.agm-penig.de zu finden.

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