Beispiel Motorflugzeug

Konzeption

Nachdem ich meine Flying Styro P-38 Lightning in kleine handliche Stücke zerlegt hatte brauchte ich unbedingt einen Ersatz. Dieser Ersatz sollte ein Motortrainer sein. Handliche Größe um 1m Spannweite mit einem Motor. Um auch mal einen Absturz wegstecken zu können sollte es ein Hochdecker mit Gummibefestigung der Tragflächen sein. Die Konstruktion sollte einfach und schnell gehen, deshalb ein Kastenrumpf und eine rechteckige Tragfläche.

Recherche

Gab es nicht.

Auslegung

Als Profil wählte ich ein RG-15 mit 11% Dicke. Damit sollte er "normal" fliegen, d.h. einigermaßen schnell, einigermaßen sicher und auch etwas Kunstflug. Natürlich mit Querrudern. Wegen der geplanten geringen Spannweite und Belastung habe ich einen Balsaholm geplant. Die Tragfläche wird im ersten Drittel beplankt. Wegen der Haltbarkeit und weil es nett Aussieht. Der Einfachheit halber habe ich das Seitenruder weggelassen.
Als Vorlage habe ich die Abmessungen eines vorhandenen (handlichen) Segelfliegers genommen. Für den Rumpf habe ich noch das vorhandene Getriebe ausgemessen und alle nötigen Komponenten auf dem Tisch drapiert.
Am Ende habe ich noch das Tragflächenprofil ausgedruckt. Einen richtigen Plan gab es nicht.

Wer diesen Flieger nicht als Trainer sondern als Kunstflieger benutzen möchte, der sollte folgende Änderungen vornehmen:

Ein symmetrische Profil damit der Flieger auch im Rückenflug neutral fliegt
Ein dickeres Profil damit ein höherer Anstellwinkel geflogen werden kann
Größere Querruder und ein Seitenruder
Ein fetter Außenläufer und drei Zellen LiPo

Vorbereitung

So, nun geht es also los. Das Material habe ich schon bereitgelegt. Balsaholz in 3mm und 1mm. Dazu ein dickes Stück Balsaholz (3cm) für die Ohren. Holzleim, Stecknadeln und ein Skalpell. Verschiedenfarbige Bespannfolie. Die Anlage ist nicht auf dem Bild zu sehen. Motor mit Getriebe, Regler, LiPo Akku (zwei Zellen), Empfänger und drei Servos.

Zu Anfang habe ich ein paar der kleinen Bretter zu großen Brettern gemacht also geschäftet. Ich brauchte ein Paar für den Rumpf und auch noch einige für die Tragfläche. Der Tragflächenholm wurde aus schwerem 3mm Balsaholz zusammengeklebt (gut kleben bitte). Die ganze Aktion hat etwa 30 Minute gebraucht und nebenher habe ich Slayers geschaut.

Rippen

Danach kamen die Rippen. Ich habe jeweils drei der Rippen aus 1mm Balsaholz gleichzeitig geschnitten. Dabei gleich noch zwei Löcher gebohrt damit ich sie nachher gut auffädeln kann. Für meine Tragfläche brauche ich alle 5cm eine Rippe macht zusammen zwanzig. Die ganzen Rippen habe ich dann im Block verschliffen. Für das Querruder habe ich die Rippen passend gekürzt und ich habe auch schon 3mm von der Nase weggenommen damit ich nachher die Nasenleiste aufkleben kann. Zeit fü die ganze Aktion etwa eine Stunde. Diesmal gab es Slayers Gorgeous.

Rumpf

Zum Abschluss des Tages habe ich noch den Rumpf angefangen. Dazu habe ich mein langes Brett geteilt und dann beide Teile auf einmal geschnitten und die Löcher für die Holzstifte der Tragflächenbefestigung gebohrt. Die Rumpfoberseite ist dabei gerade. An der Stelle wo nachher die Tragfläche aufliegt hat der Rumpf noch die volle Breite. Der Rumpf-rohbau hat wieder eine halbe Stunde gebraucht.

Höhenleitwerk

Eine halbe Stunde habe ich mit dem Höhenleitwerk zugebracht. Leider musste ich das Teil wieder einstampfen. Ein leichtes 3mm Balsabrettchen war einfach nicht stabil genug. Selbst bespannt nicht.

Danach habe ich eine leichte Fachwerk Konstruktion gebaut. Ich habe etwas stärkeres Balsaholz genommen und es auch etwas dicker (so 5mm) gebaut. Schon zu diesem Zeitpunkt ist das Leitwerk verblüffend stabil.
Danach habe ich es versucht mit Bügelfolie zu bespannen, was leider nicht auf Anhieb funktioniert hat. Wenn man die Bügelfolie einmal rund um das Leitwerk legt und dann festbügelt, dann geht es auch. Das Resultat war ein leichtes aber dennoch sehr stabiles Leitwerk. Nur der Spalt zum Höhenruder ist nicht mehr gerade, weil die Bügelfolie hier zu stark gezogen hat.

Tragflächen

Dann habe ich die Tragflächen angefangen. Als erstes das Loch in den Rippen zu einem Schlitz erweitert in den nachher der Holm kommt. Der Holm ist aus hartem Balsaholz.
Die Rippen für die Querruder Servos wurden fertig gemacht, mit 3mm Balsa Leisten verstärkt und die Querruder Servos verschraubt. Dabei habe ich sicher drei mal getestet ob die Ruderhörner wirklich mittig stehen und in die richtige Richtung laufen.
Danach alle Rippen auffädeln, ausrichten und verkleben. Das Ausrichten mache ich immer auf zwei Alu-vierkant-profilen. Mein Basteltisch hängt einfach zu stark durch und die Profile sind garantiert gerade. Darauf kommt ein Blatt kariertes Papier damit die Rippen alle gerade sind und den richtigen Abstand bekommen.
Ich habe bei dieser Tragfläche auf einige Feinheiten verzichtet. Der Holm hat keine Verkastung und die Beplankung liegt nachher nur auf den Rippen auf und nicht auch noch auf dem Holm. Bei einer solch kleinen Fläche ist das aber egal. Wer nicht darauf verzichten möchte, der kann nach dem Beplanken des vorderen Drittels einfach passend zugeschnittene Rechtecke von hinten auf den Holm kleben.
In den Bildern sieht man, dass ich die Tragflächenhälften schon zusammengeklebt habe (mit etwa 5grad V-form). Das würde ich so nicht mehr machen. Es war einfach zu kompliziert. Immer hing eine der Hälften in der Luft.

Nachdem ich die Rippen an den Holm geklebt habe, kam die Querruder-Verkastung dran. Danach die Beplankung bis zum Holm. Das innere Rippenfeld wurde voll beplankt. Hier liegen ja später die Gummis drüber. Das Feld mit dem Querruderserv wurde einseitig beplankt und der Schlitz für das Ruderhorn schon passend geschnitten. Dann Balsastreifen als Aufleimer für den Rest und danach die Hinterkante mit 1mm Balsa oben und unten verstärken.
Mit einem Schleifklotz habe ich dann die Vorderkante gerade beigeschliffen und die Nasenleiste (aus hartem 3mm Balsaholz) stumpf aufgeklebt. Hier kann man noch mal überprüfen, dass die Beplankung zwischen den Rippen nicht durchhängt. Dann wird die Nasenleiste passend zugeschliffen (eine Stunde Arbeitszeit).

Das letze Verschleifen und anschließende Bebügeln der Tragfläche und des Höhenleitwerks hat mich ganze fünf Stunden gekostet. Das ist immer noch schneller als mit eine Papierbespannung die mehrmals lackiert und zwischengeschliffen werden muss. Eine einfarbige Folie währe sicher einfacher gewesen.

Anlageneinbau

Zu diesem Zeitpunkt ist das Flugzeug schon fast fertig. Nun müssen noch alle Teile irgendwie zusammengeklebt werden und dann haben wir es auch schon.
Die Tragfläche wird mit Gummis befestigt. Die Löcher für die Holzstifte (aus Schaschlikspießen geschnitten) haben wir ja schon am Anfang gemacht. Das Höhenleitwerk wird auch mit zwei kleinen Holzstiften gehalten. Oben drauf wird noch ein einfaches Seitenleitwerk aus Balsaholz gesteckt.
Die Anlage habe ich versucht sinnvoll unterzubringen. Leider hatten die Kabel nicht immer die perfekte Länge und ich musste ziemlich fummeln. In weiser Voraussicht hatte ich aber die Unterseite noch nicht draufgeklebt.

Kleinarbeiten haben mich etwa 1,5 Stunden gekostet. Einbauten und die Rumpfunterseite (mit verschleifen) je eine halbe Stunde.

Einfliegen

Der Erstflug eines selbst konstruierten Flugzeuges ist immer etwas besonderes. Bei langsam fliegenden Flugzeugen kann man das Ding erst einmal ohne Motor gegen den Wind werfen um den Schwerpunkt und die Ruder einzustellen. Das war allerdings nicht wirklich nötig. Der Flieger flog auf Anhieb.
Nach ein paar Flügen folgendes Fazit:

Die Stabilität ist sehr gut und das Überziehverhalten harmlos.
Die Wirkung der Ruder ist gut genug für Kunstflug. Das Höhenruder wirkt mit höherer Geschwindigkeit immer stärker.
Loopings gehen gut (wegen der fehlenden Motorleistung allerdings nicht super). Rollen gehen normal.
Die Motorleistung ist ausreichend aber nicht für wilden Kunstflug.
Der Motorsturz war nicht ausreichend genug. Bei Vollgas steigt er mit etwa 50grad. Ohne Motor segelt er gut, verliert wegen dem großen Propeller aber schnell an Geschwindigkeit.

Lessons learned

Was würde ich anders bauen? Ein bürstenloser Motor würde die Probleme mit der Flugleistung lösen. Mit einer Klappluftschraube könnte ich sogar mal Segelfliegen gehen. Hätte ich die Rippen aus 3mm Balsa gemacht, dann hätte ich mir die Aufleimer sparen können (allerdings hätte ich dann die Rippen mit einer Stufe für die Beplankung schneiden müssen. Aufleimer sehen auch cool aus). Die Querruder sind eingefallen (die Bespannung hat sie etwas zusammen gezogen). Das nächste mal werde ich sie etwas besser verstärken. Das Seiteleitwerk hätte ich schöner bauen können, z.B. auch als Fachwerk.