Stand: 03.11.2021

Artikel von Heinz Unger, Verstorben 2017

Noch einmal

Vorgepfeilte Nurflügelmodelle

von Heinz Unger
 

In der FMT Heft 3 Jahrgang 1968 hatte ich über meine Experimente mit vorgepfeilten Nurflügelmodellen berichtet und Konstruktionshinweise für die Stabilisierung solcher Modelle angegeben. Mir ist im Anschluss daran nicht bekannt geworden, ob jemand unter den Modellfliegern durch diese Arbeit angeregt worden ist, sich mit dieser etwas spröden Materie weiter zu befassen.

Interessant ist jedoch dass drei meiner s. Zt. entstandenen Modelle (Abb. 1-3) noch immer existieren. Sie befinden sich in der Hand von Manfred Rennecke, Braunschweig. Wenn ein Modell in meinen Augen seinen Zweck erfüllt hatte, d.h. wenn es flog, die angestrebten Stabilisierungsmaßnahmen erfolgreich waren und

sich manchmal damit auch ein Wettbewerbserfolg eingestellt hatte, habe ich das Modell meist verschenkt. Auf welchen Wegen sie dann in Manfred Renneckes Hand gelangt sind, ist mir nicht bekannt. Immerhin fliegen sie nach rund vierzig Jahren noch immer.

Das Modell (Abb. 1) hat M.R. von einem Magnetsegler in einen RC – gesteuerten Elektrosegler umgebaut. In den sechziger Jahren hatte das magnetgesteuerte Modell in der Klasse der Sonderkonstruktionen bei Wettbewerben erste, zweite und dritte Plätze errungen. Wie mir M.R. berichtet hat, erregt dieses Modell (Abb.4) wenn er es auf Wettbewerben oder Flugtagen vorführt, meist erhebliches Aufsehen. Manche Modellflieger sollen sogar geäußert haben, dass so ein Vogel eigentlich gar nicht fliegen dürfte. Da fehlen halt doch gewisse aerodynamische Kenntnisse, die man sich aber noch aneignen kann.

Das RC – Modell (Abb. 2) hatte ich mal für einen Braunschweiger RC - Flieger gebaut. Es wurde mit einer der s. Zt. gebräuchlichen Tipp-Tipp-Anlagen ausgerüstet und war nicht ganz einfach zu fliegen. Bei einem Vorführungsflug Ende der sechziger Jahre auf der Wasserkuppe brach der linke Flügel im Knick durch, weil der Balsakeil über den Außen- und Innenflügel miteinander verbunden waren, der Belastung im Kurvenflug nicht stand hielt. Das Modell lag dann einige Jahre in der Werkstatt des Braunschweiger Aeroclubs, bis sich M.R. seiner erbarmte und es wieder in einen flugfähigen Zustand versetzte. Die hochgezogenen Ohren hat er allerdings nicht mehr über einen eingeleimten Balsakeil mit dem Innenflügel verbunden, sondern wegen der Bruchgefahr über Aluzungen abnehmbar gestaltet.

 

Das Modell war nur über Klappen für Höhe und Seite steuerbar. Wie mir M.R. erzählte, hatte er oft bei der Landung Schwierigkeiten, wenn er zur Kurskorrektur das Seitensteuer betätigen musste weil sich dabei eine starke Schrägstellung des Modells einstellte, die zur Gefährdung der Außenflügel führt. Abhilfe kann hier nur durch Unbau von Querrudern geschaffen werden. Da Querruder bei vorgepfeilten Nurflügeln zur Vermeidung von einseitigen kopf- oder schwanzlastigen Nickmomenten je zur Hälfte der Leitwerksfläche vor und hinter der Modellquerachse liegen müssen, ergeben sich bei dem vorhandenen Modell Schwierigkeiten, weil die Querruder in den Bereich des Flügelknicks zu liegen kämen. M.R. will den Einbau von Querrudern dennoch versuchen, in dem er sie vom Knick ab nach innen platzieren will. Vorteilhaft wäre natürlich eine völlige Neukonstruktion der Flügel mit zwei Knickstellen. Beim vorhandenen Flügelgrundriss sollte man zunächst die exakte Lage der Querruder vor und hinter der Querachse festlegen. Die Knickstellen würden dann an beiden Enden der Querruder zu liegen kommen. Im Bereich der Querruder bekäme dann der Flügel nur eine leichte V-Stellung. Das äußere Flügelteil müsste dann allerdings etwas stärker hochgezogen werden. Insgesamt sollte das äußere Flügelende jedoch nicht höher liegen als beim alten Flügel. G.F. ist vielleicht sogar eine Verringerung der Gesamt V-Stellung möglich. Diese Ausführungen mögen zeigen, welche experimentellen Möglichkeiten im Modellflug stecken. In Abb.2 sind auf den Tragflächen kleine rote rechteckige Flächen zu erkennen unter denen, M.R. Rudermaschinen für noch einzubauende Querruder unterbringen will. Ich bin gespannt, wie sich die bauliche Veränderungen auswirken werden.

Entwicklungen für bemannte Nurflügelsegler mit vorgepfeilten Flügeln sind mir nur zwei bekannt geworden. eines davon ist das Versuchsflugzeug DFS 42 "Kormoran", das Alexander Lippisch 1936 entworfen und gebaut hat. Die Flügel waren mit einfacher V - Stellung ausgestattet. Das verhältnismäßig frühzeitig einsetzende Abreißen der Strömung im Mittelflügel konnte nur durch nachträgliches Anbringen eines Höhenleitwerks auf der Seitenleitwerk kompensiert werden, Siehe: "Ein Dreieck fliegt" Die Entwicklung der Deltaflugzeuge bis 1945 von Alexander Lippisch.(Motorbuchverlag Stuttgart)

 

Das zweite mir bekannt gewordene schwanzlose Segelflugzeug mit vorgepfeilten Flügeln ist das von Wolfgang Herbst entwickelte B 11 der AKA - Flieg Berlin, das Anfang der sechziger Jahre bis zur Rohbaumontage gebaut worden ist (Abb. 5). Der Weiterbau wurde, wie man mir schrieb , wegen Fehler in der Schwerpunktberechnung eingestellt. Ich vermute aber, dass dies nicht der einzige Grund für den Bauabbruch war, sondern dass auch die nicht allzu befriedigenden Ergebnisse der Untersuchungen an einem maßstäblichen Modell der B 11 im Göttinger 3 m - Windkanal dazu beigetragen haben. Wie Wolfgang Herbst in seiner Arbeit "Das schwanzlose Segelflugzeug mit Vorpfeilung" (Luftfahrtforschungsberichte Heft 2) schrieb, hätten die von ihm errechneten Gleitleistungswerte ohne weiteres mit denen anderer Hochleistungssegler mithalten können. Die errechnete Auftriebsverteilung zeigte, dass bei dieser Bauweise eine elliptische Verteilung möglich ist, was bei zurückgepfeilten Flügeln auf Schwierigkeiten stößt.

 

Wenn man mit RC - Modellen die Probleme der Querstabilisierung klären würde, was nach meinen eigenen Versuchen möglich sein sollte, könnte man auch die Entwicklung eines bemannten schwanzlosen Segelflugzeuges noch einmal erfolgreich in Angriff nehmen. Da in den vergangenen mehr als vierzig Jahren auch die Profilentwicklung rasante Fortschritte gemacht hat, dürfte ein solcher Vogel auch leistungsmäßig nicht hinter normalen Seglern zurück stehen.

 

Das in Abb. 3 gezeigte Modell entsprach in Bezug auf Flügelform, Rumpf und Bauweise völlig dem Modell, das mir beim Europa – Pokalfliegen 1973 in Arosa mit einer Gesamtflugzeit von 1122 sec in fünf Durchgängen mit einer Flugzeitbegrenzung von 300 sec je Flug einen dritten Platz einbrachte. Nach dem 5. Durchgang ging das Modell jedoch nach einer Waldlandung verloren. Unterschieden hatte sich dieses Modell lediglich durch eine geringfügige Formänderung des Seitenleitwerks und die gewählten Flügelprofile.

 

Beim alten Modell hatte ich im äußeren Trapezteil des Flügels das Profil GÖ 612 ungeschränkt verwendet, im inneren Trapezteil von GÖ 612 auf N 60 R bei linearer Schränkung von -6° übergestrakt.

 

Beim Modell (Abb. 3) benutzte ich im äußeren Trapezteil das Eppler - Profil E 174 ungeschränkt, im inneren Trapezteil E 174 auf E 132 mit ebenfalls -6° linearer Schränkung. Durch Verwendung dieser modernen Profile erhoffte ich mir Verbesserungen in den Gleitleistungen, die sich jedoch nicht einstellten. Da ich die Flügel in der gleicher Holm-Rippen-Bauweise wie beim Vorhergehenden Modell ausgeführt hatte, vermute ich, dass beim Strömungsübergang von der beplankten Flügelnase auf die Papierbespannung des hinteren Flügelteils die Strömung von laminar auf turbulent umschlug und die Vorteile der Epplerprofile zunichte machte.

Da die Dicke der Eppler-Profile geringer war als bei den Profilen GÖ 512 und N 60 R wurde auch bei sonst gleicher Bauweise die Verdrehsteifigkeit der Flügel geringer. Durch Einbau von Diagonalen zwischen den Rippen konnte ich die Verdrehfestigkeit zwar verbessern, den Flügel jedoch nicht völlig Verdrehsteif machen. Bei Verwendung von so strömungsempfindlichen Profilen sollte man also auf Bauweisen übergehen, bei denen so kleine Abreißkanten wie bei der Holm-Rippenbauweise vermieden werden.

Aus verschiedenen persönlichen Gründen musste ich vor etwa 20 Jahren den Modellflug und Modellbau nach über fünfzigjähriger Tätigkeit in diesem interessanten Hobby aufgeben. Gedanklich hat mich diese Überaus interessante Materie jedoch noch immer weiter beschäftigt. So habe ich versucht. sowohl mit einzelnen Modellfliegern als auch mit Gruppen Verbindung aufzunehmen, um g.F. jemanden zu finden, der bereit war meine Arbeiten fortzuführen. Ich musste jedoch feststellen, dass durch die zunehmende kommerzielle Entwicklung im Modellflug niemand mehr bereit war, sich mit Entwicklung und Bau von Modellen zu beschäftigen, schon gar nich mit Modellen, deren Entwicklung nicht völlig risikofrei in Bezug auf den Enderfolg ist. Das ist sehr schade. ich kann diesen Modellfliegern jedoch versichern, dass ein gelungenes Experiment weitaus mehr innere Befriedigung verschafft als viele noch so schöne Wettbewerbserfolge.

In Bezug auf die etwas komplizierten aerodynamischen Verhältnisse an geknickten Flügeln vorgepfeilter Nurflügel, die ich s.Zt. nur mit viel Erfahrung aus dem Bau anderer Modelle und dem berühmten "Nassen Daumen" lösen konnte sieht die Lage heute etwas anders aus. Wie ich vor einigen Jahren von einem Wissenschaftler der "Deutschen Forschungsanstalt für Luft- und Raumfahrt" erfahren konnte, soll es inzwischen Rechenprogramme geben, mit denen man so komplizierte Flügel auch rechnerisch n den Griff bekommen kann. Da heute fast jeder junge Modellflieger im Besitz eines PC ist, sollte er ihn auch einmal für die Lösung so interessanter Entwicklungsaufgaben benutzen. Ich wünsche dazu guten Erfolg,

Es gibt jedoch roch einfachere Wege, die zum Erfolg führen können. Der bekannte Flugzeugkonstrukteur Alexander Lippisch hat sie häufig zur Klärung prinzipieller Fragen mit Erfolg angewandt. Er baute zunächst kleine Balsamodelle. Wie mir der Leiter der österreichischen Segelflugschule Spitzerberg erzählte, hat Lippisch noch vor Ende des zweiten Weltkrieges auch Modelle des von ihm entwickelten Deltaflügels am Spitzerberg erfolgreich erprobt.

 

Bevor ich meinen Vogel gem. Abb. 3 gebaut habe, entstand zunächst auch ein kleiner Balsagleiter (Abb. 6) der sich als außerordentlich flugtüchtig erwies. Um festzustellen, ob man durch eine Schlitzflügelbauweise den Maximalauftrieb bei S - Schlagprofilen erhöhen könnte, baute ich ebenfalls ein kleines Balsamodell (Abb.7) das ebenfalls sehr gut flog. Um festzustellen, ob sich durch diese Bauweise eine Auftriebssteigerung erzielen lässt, müssten allerdings Messungen in einem turbulenzarmen Windkanal durchgeführt werden.

Mit diesen Hinweisen, die zeigen sollen, wie man im Modellflug zu neuen Erkenntnissen kommen kann, möchte ich diese Ausführungen schließen. Ich würde mich freuen, wenn sie Modellflieger, die nicht nur mit Modellen spielen wollen, zu eigenen Experimenten anregen würden.

 

Heinz Unger

26. August 2007

 Abb.1 - Modell der ersten Versuc hsreihe, Entworfen und gebaut 1964 "Flamingo"





Abb. 2 - RC-Modell mit neuer Tragflügelgestaltung. Entworfen und gebaut 1967





Abb. 3 - Dieses Modell ist der Nachfolger des nahezu baugleichen Modells, das 1973 beim Europa-Pokal-Fliegen in Arosa den 3. Platz erzielte. Entworfen und gebaut 1975 "Pterodactylus"





Abb. 4 - Das Modell der Abb.1 hat Manfred Rennecke, Braunschweig in einen RC-gesteuerten Elektrosegler umgebaut.






Abb. 5 - Die B 11 der AKA-Flieg Berlin,die Anfang der sechziger Jahre bis zur Rohbaumontage gebaut wurde. 





Abb. 6 - Bevor ein größerer Vogel gebaut wurde, entstand zunächst ein kleiner Balsagleiter






Abb. 7 - Um festzustellen, ob man durch Schlitzflügelbauweise den Maximalauftrieb erhöhen könnte, baute ich ein kleines Balsamodell