Beiträge aus der kleinen Tech-Werft
Neue Versuchs- und CAE-Methoden beim Bau eines Saalflugmodells - Meilenstein I
Das Vorhaben
Eine Low-Cost - Flugwerft für den Saalflug soll entstehen, ebenso ein erstes Modell. Gleichermaßen ist es ein Projektziel, die Flugzeit zu messen und zu optimieren. Für Letzteres ist auch ein rechnergestütztes Vorgehen möglich. Daher entstanden neben einem Biegeversuch zur Flächensteifigkeitsermittlung auch der Ansatz, die Finite-Elemente-Methode und die Flugmechaniksimulation in den hobbymäßigen Saalflug einzuführen. Bei den numerischen Werkzeugen soll, passend zum DIY- Gedanken Freeware benutzt werden. So passen die Werft auf dem Küchentisch, die Rechenwerkzeuge und das Gesamtbudget zusammen.
Bau des Flugmodells
Das ausgewählte kommerzielle Saalflugmodell ist das erste Lernstück des Teams.
Der Bau dient also auch dem Üben der Bautechniken.
Die Bautechniken wurde auf Grundlage von [1] und [2] erlernt. In einigen Schritten wurden die Bautechniken aus [2] bevorzugt behandelt, auf Basis unserer zuvor getroffenen fachlichen Einschätzung über den jeweils nächsten Bauschritt.
Während des Baus wurden Hauptabmessungen und Massen ermittelt. So wurde beispielsweise die Massen der Balsabalken, des Kondensatorpapiers und des Antriebsstrangs bestimmt, ebenso Baugruppenmassen. Ein CAD-Modell wird parallel erstellt, um CAE – Prozesse zu ermöglichen.
Neu: Statischer Biegeversuch Hauptfläche
Eine Saalflugflügel-Strukturoptimierung hinsichtlich Masse erfordert unter anderem die Kenntnis über die initial gegebene Biegesteifigkeit der Fläche.
Der statische Biegeversuch ist in Form des wing bending test ein Standard in der Luftfahrzeugentwicklung,
warum also findet er nicht im Modellbau statt?
Ein auf der Mikrofräse aufgespannter Teilapparat in Kombination mit einer Feinwaage auf einem Laborboy dient als eigener Verbiegeprüfstand. Die Feinwaage dient als Kraftmesser.
Direkte Resultate sind die Messwerte für Rotationswinkel und Belastungskraft am Flügelende. Daraus wird ein Steifigkeitsmaß ermittelt. Eine Gewichtsoptimierung der Struktur lässt sich so gesteuert umsetzen.
Literatur
[1] Bauanleitung kommerzieller Bausatz indoor flyer von opitec, Deutschland
[2] H. Eder, Saalflug mit Leichtmodellen- Antriebe, Bauweisen, Flugpraxis, Verlag für Technik und Handwerk neue Medien GmbH, Baden-Baden, 2019