AK-X

STARTSCHUSS!

Es ist soweit, nach Jahren von Vorentwicklung, Versuchen, Evaluierung von Konzepten, Bauen von Modellen, Verwerfen und Neugenerieren von Ideen steigt das AK-X-Projekt auf eine neue Stufe: Wir bauen den manntragenden Nurflügler der 15m-Segelflugrennklasse!

Das haben wir uns zum Anlass genommen, Momente und Bilder des bisherigen Projektverlaufs mit allen Höhen und Tiefen zusammenzustellen. So können Sie vom heutigen Tag ein Stück in die Vergangenheit schauen; sehen wie weit der Weg bis zu dem Titelfoto von heute war, wo die ersten Streben der AK-X-Formen zusammengeschweißt werden.

Den bisherigen Projektverlauf in dieser Form zu stemmen, war uns als studentische Gruppe natürlich nur mit Unterstützung möglich. Den treuesten Förderern des Projekts soll daher hier auch nochmal gedankt sein:

  • KIT; hierbei besonders der Fakultät Maschinenbau; den Instituten FSM, IPEK und WBK
  • KSB-Stiftung
  • Momentive
  • Toho Tenax
  • Ecc Cramer

Projektchronik

Natürlich können wir hier nicht jeden Schritt aufführen. Wenn Sie noch mehr wissen wollen, lesen Sie unseren Blog zur AK-X oder die Jahresberichte ab 2010.

Oktober bis November 2015: Eigentlich ist die Entscheidung zum Bau natürlich schon vor einer Weile gefallen. Wie viel Material braucht man, wie teilt man die Formen, wo baut man was, wer baut was, wer plant was, wann braucht man was und welche Tests müssen wir dem Luftfahrtbundesamt präsentieren, um den Flieger irgendwann fliegen zu dürfen? All diese Fragen mussten neben Konstruktion und Berechnung gelöst werden, bevor wir anfangen zu bauen.

Juli 2015 bis Jetzt: Die Flugerprobung des 1:2-Modells bildete die Basis für viele Entscheidungen. Rechnungen mussten bestätigt werden, Details optimiert, Strukturen nachgerechnet, usw. So ist unser Modell seit dem Erstflug bereits 75 Mal in die Luft gestiegen. Bis auf einen kleinen Schaden nach unsanfter Landung hat es alle Tests bisher problemlos überstanden. Ein weiterer Grund, sich für den Bau des großen Fliegers zu entscheiden: Wenn das Modell so gut fliegt, möchte man schließlich auch mal drin sitzen. (Blogbeitrag)

Das Fahrwerk ist zwar so eingebrochen wie wir das beim Bau beabsichtigt hatten: Sollte der Aufschlag zu hart sein, würden die Achsbleche brechen und nicht die Rumpfstruktur. Blöd war nur, dass das Rad nicht seitlich wegflog nachdem die Achsbleche gebrochen waren, sondern sich in die Rumpfschale bohrte.
Das Fahrwerk ist zwar so eingebrochen wie wir das beim Bau beabsichtigt hatten: Sollte der Aufschlag zu hart sein, würden die Achsbleche brechen und nicht die Rumpfstruktur. Blöd war nur, dass das Rad nicht seitlich wegflog nachdem die Achsbleche gebrochen waren, sondern sich in die Rumpfschale bohrte. Diese war dann jedoch schell repariert. Im Bild sieht man den Rumpf nach dem Schäften und vor dem Ankleben des Ersatzstücks der Schale.

09. Juli 2015: Erstflug des AK-X 1:2-Modells auf dem Segelfluggelände Rheinstetten. (Blogbeitrag)

...und begibt sich dank starker Schleppmaschine in einen schnellen Steigflug.
Der Erstflug F-Schlepp. Ruhig zog unser Vogel vom Boden weg. Kein Nicken, kein Ausbrechen, nur ein ganz normaler Start. Besser hätte der Erstflug nicht laufen können.

November 2014 bis Februar 2015: Standschwingversuch des 1:2-Modells am DLR in Göttingen. Dieser Versuch war für die Auslegung der Flugzeugstruktur sehr zentral. Rein theoretische Rechnungen sind wenig wert, wenn man die Ergebnisse nicht an einem Beispiel überprüfen kann. Für herkömmliche Segelflugzeuge existieren genügend Beispiele, doch wie steht es mit Nurflügeln? Da gab es bisher nur wenige. Und diese hatten z. T. erhebliche Unterschiede zu unserem Entwurf. (Blogbeitrag)

Standschwingversuch des 1:2-Modells beim DLR in Göttingen
Standschwingversuch des 1:2-Modells beim DLR in Göttingen

Juni 2014 bis Oktober 2014: Bau des ersten AK-X 1:2-Modells. Unter der drohenden Deadline des vereinbarten Standschwingversuchs bauten wir das Großmodell in nur 3,5 Monaten.

Innenflügeloberschale kurz vor dem Verkleben mit der Unterschale
Innenflügeloberschale kurz vor dem Verkleben mit der Unterschale

Januar 2014 bis Mai 2014: Formenbau für das AK-X 1:2-Modell. Mit der Unterstützung der AkaModell Stuttgart und einem befreundeten Modellbauer konnten wir die Formen für unser 1:2-Modell in Ureol fräsen. Hier blieben wir auf bekanntem Terrain: Schon die Formen für das 1:4-Modell wurden aus Ureol gefräst. Diese Technik garantiert für die komplexe Flügelgeometrie eine bessere Profiltreue, als das mit der alten Technik des Formmulde-Bauens und Profilschablonen möglich gewesen wäre.

Fräsen eines Segments der Mittelstückform des 1:2-Modells
Fräsen eines Segments der Mittelstückform des 1:2-Modells

Ende 2013: Aufgrund der Flatterproblematik des 1:4-Modells entschieden wir uns dazu, vor dem Bau des manntragenden Prototypen neben den theoretischen Auslegungsarbeiten noch ein 1:2-Modell zu bauen. Dieses sollte vom strukturellen Aufbau, der Aerodynamik und den Masseverhältnissen dem späteren Prototypen so nah wie möglich kommen, um die Rechenmodelle daran überprüfen zu können. Außerdem wollten wir damit eine Flatterfreiheit auch über 120km/h erreichen, um die Flugerprobungen im höheren Geschwindigkeitsbereich gefahrlos durchführen zu können. Das war mit den 1:4-Modellen nicht zu erreichen. Zusätzlich versprachen wir uns durch den Zwischenschritt viele Erkenntnisse in konstruktiven Details, um „Anfängerfehler“ am Prototyp so gut es geht zu vermeiden. Mit den 1:4-Modellen führten wir insgesamt knapp 100 Erprobungsflüge durch.

Rest 2012 bis 2013: Flüge mit einem neuen 1:4-Modell, Erkenntnisgewinn, Änderungen, Bauen neuer Formen für einzelne Teile. Dieser Zyklus wurde für einige Komponenten des Modells durchlaufen. Da die AK-X zu diesem Zeitpunkt einschließlich der Winglets noch einen 5-teiligen Flügel hatte, konnten wir so Stück für Stück Änderungen ausprobieren. Nachdem zunächst ohne Rumpf geflogen wurde, kam später ein Rumpf dazu, sodass wir auch den Unterschied quantitativ bestimmten konnten, den der Rumpf verursacht. Das war auch ein sehr wichtiger Schritt, da er durch Berechnungen nur schwer zu ersetzen gewesen wäre und ein Fehler hierbei zu sehr schlechtem Flug- und Leistungsverhalten führen kann. Insgesamt bauten wir Teile für fast 5 1:4-Modelle.

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1:4-Modell mit Rumpf

Mai 2012: Erstflug des ersten 1:4-Modells. In der anschließenden Flugerprobung wurden 40 Flüge absolviert. Durch einen Ausfall der Fernsteuerung ging das Modell dann verloren. Im Anschluss wurden mehrere neue Modelle gebaut. Erkenntnisse aus den ersten Erprobungsflügen wurden bei späteren Versionen berücksichtigt.

Erstes reales Modell, ohne Rumpf
Erstes reales Modell, ohne Rumpf

Anfang 2012 – Mai 2012: Bau des ersten 1:4-Modells in CFK-Sandwich-Bauweise.

Ende 2011 – Anfang 2012: Fräsen der Formen für das 1:4-Modell aus Ureol beim Institut für Produktionstechnik (WBK) am KIT.

Anfang 2011: Auswerten der recherchierten und beim Balsaholzmodell beobachteten Flugeigenschaften. Daraus erstellten wir ein erstes Flugzeugkonzept. Ein erstes aerodynamisches Modell entstand sowie ein CAD-Modell für ein 1:4-Modell. Damals war die AK-X noch als Tiefdecker konzipiert.

Ende 2010: Das erste Modell, gefertigt aus Balsaholz, startete zu seinem Jungfernflug.

Anfang 2010: Die Ideenentwicklung nach dem „zweiten Erstflug“ unseres letzten Prototypen AK-8 führte zu dem Wunsch, wieder in unkonventionelles Terrain vorzuschreiten, um nicht nur einen quantitativen sondern einen qualitativen Sprung in der Segelflugentwicklung zu ermöglichen. Ersterer ist angesichts sehr ausgereifter und ausgereizter Serienflugzeuge heutzutage schwieriger denn je. So kam man überein, dass ein Nurflügel hier besonders reizvoll wäre. In der Folge wurden erste Überlegungen gestartet und viel an vorangegangen Projekten wie der SB 13 der Akaflieg Braunschweig und den Horten Nurflügeln aus den 1930er und 1940er Jahre recherchiert.

 

 

AK-X

Konzentriertes Arbeiten

In letzter Zeit ist es etwas ruhiger geworden um die Arbeiten für die AK-X. Das liegt daran, dass gerade viel theoretisch daran gearbeitet wird um die nächsten Schritte, wie Formen fräsen oder der Bau des Rumpfpositivs, dann im nächsten Jahr auch pünktlich beginnen zu können. Momentan stehen Arbeiten an wie der letzte Feinschliff an der aerodynamischen Profilauslegung, Ermittlung der Materialparameter der verwendeten Kohlefaser und strukturtechnische Auslegung. Demnächst wird dann auch endlich mit der finalen Konstruktion begonnen. Erste wirklich präsentable Ergebnisse liegen gegen Januar vor.

Die Flugerprobung des 1:2 Modells geht natürlich trotz der ganzen Büroarbeit drinnen und Kälte draußen weiter. Wie auf dem Titelbild startet unser Nurflügel nun regelmäßig auf dem Modellflugplatz Graben-Neudorf. Unser Dank gilt hier auch den Freunden der Modellfluggruppe Graben-Neudorf für diese Möglichkeit.

Events

Herbstschulungs­lager 2015

Am Sonntag ging das Herbstschulungslager 2015 an unserem Flugplatz in Rheinstetten zu Ende. Flugschüler anderer Akafliegs aus ganz Deutschland wurde in zwei intensiven Wochen das Fliegen näher gebracht.

Gleichzeitig bestand die Chance, das ein oder andere exotische Flugzeug aus den Werkstätten anderer Akademischer Fliegergruppen aus Aachen, München, Hannover und Braunschweig zu testen.

AK-X

Neues aus der Flugerprobung

In der letzten Zeit haben wir die Flugerprobung des 1:2 Modells forciert. Dabei wurde hauptsächlich Wert auf die Bestimmung des Neutralpunktes gelegt. Der Neutralpunkt ist ein wichtiger Bezugspunkt zur Bestimmung der Längsstabilität. Umso weiter der Schwerpunkt vor dem Neutralpunkt liegt, desto höher ist die Flugstabilität. Hierbei ist es wichtig die genaue Lage des Neutralpunktes zu kennen. Diese bekommt man, in dem man mit unterschiedlichen Gewichts- und Klappenkonfigurationen fliegt und die getrimmte Geschwindigkeit aufzeichnet. Mit den in bis jetzt über 50 Messflügel geloggten Daten lässt sich dann zu jeder Konfiguration der Ca-Wert, welcher ein Maß für den Auftrieb des Flügels ist, bestimmen. Trägt man nun die Werte von 1/Ca über dem Schwerpunkt auf und linearisiert die Ergebnisse, ist der Schnitt der Linearisierung mit der x-Achse, also der Schwerpunkts-Achse, der Neutralpunkt. Mit den bis jetzt durchgeführten Messungen können dabei erfreulicherweise die Berechnungen bestätigt werden. Die Längsstabilität entspricht somit dem ausgelegten Wert. Dies wird durch die subjektive Meinung bestätigt: das Modell liegt sehr ruhig in der Luft, selbst stärkere Böen bringen es nicht mehr aus der Flugbahn als vergleichbare konventionelle Flugzeugmodelle.

Flugplatz

1.080 Windenschlepps in 6 Monaten: Windenfahrerrekord

1.080 Windenschlepps in einem halben Jahr? Was bitte ist daran denn so bemerkenswert, dass es einen Eintrag in unserem Blog bekommt? Ist es die Summe unserer Starts in dieser Saison? Nicht besonders hoch! Vielleicht die Gesamtstartzahl unserer Winde? Wäre nicht erwähnenswert! Haben sich hier besonders eifrige Flugschüler hervorgetan? Auch das ist eher unwahrscheinlich! Nein, es ist nichts von allem.

Diese 1.080 Windenschlepps wurden auf dem Segelfluggelände Rheinstetten von EINEM (!) einzigen Windenfahrer im Laufe des letzten halben Jahres an insgesamt knapp 50 Schlepptagen durchgeführt. Dabei ist zu berücksichtigen, dass er (obwohl man es fast vermuten könnte) dies keineswegs hauptberuflich tut, sondern sich ebenso ehrenamtlich wie unsere Flugleiter, Fluglehrer etc. einsetzt. Er schleppte, wenn sonst keiner da war. Er schleppte, wenn eingeteilte Windenfahrer ihren Dienst versäumten. Er schleppte sogar an manchen Tagen, an denen schon sein Ventus für einen Überlandflug gerüstet an der Seite wartete, weil sich sonst keiner fand, der es übernehmen wollte.

Viele der diesjährigen Flugbetriebe und vor allem auch die Überlandflüge an Wochentagen wären ohne diesen Einsatz nicht möglich gewesen. Genaugenommen hat er einen riesengroßen Beitrag zu den fliegerischen Leistungen dieser Saison in Rheinstetten erbracht. Nicht nur, aber eben auch für uns Karlsruher Akaflieger.

Wir finden, dass dieser engagierte Fliegerkamerad, Detlev Wittber vom LSV Albgau Ettlingen, hierfür unsere ganz besondere Anerkennung verdient und sprechen ihm an dieser Stelle den herzlichen Dank aller Piloten der Akaflieg Karlsruhe aus. Ein solches Engagement können wir uns nur für die Zukunft auch wünschen.

Weiter so Detlev!

Werkstatt

DG-500-Reparatur abgeschlossen

Unsere DG-500 ist zurück. Heute startete der Flieger zu seinem Abnahmeflug nach der Reparatur des Hecks, dass bei einer Außenlandung abgerissen war. Nachdem die organisatorischen Hürden genommen waren, vollzog sich die Reparatur in nur 5 Wochen. Ein großer Dank geht hierbei an den LTB Güntert und Kohlmetz, der diese Reparatur prüftechnisch und mit KnowHow begleitete. So konnten aus dieser misslichen Lage zumindest Wissen und Fertigkeiten unsererseits gewonnen werden.

Damit ist unser Flugzeugpark wieder vollständig.

AK-X

Weitere 1:2 Modellerprobung

Die 1:2 Modellerprobung geht fleißig weiter, im Großen und Ganzen auch zu unserer Zufriedenheit.

Eine kleine Fotoshow folgt hier:

 

Vor dem Start herrscht natürlich größte Vorsicht: alles korrekt angeschlossen, Rudercheck, Reichweitencheck.
Das Modell hebt vom Boden ab…
…und begibt sich dank starker Schleppmaschine in einen schnellen Steigflug.
Das Flugbild des 1:2 Modells…
…unterscheidet sich kaum…
… von dem eines manntragenden Flugzeugs.
In der Platzrunde wird schon ein bisschen Höhe abgebaut…
…um schön den Endanflug beginnen zu können.
Elegant gleitet das Modell dahin….
…bevor es ganz sanft…
…aufsetzt und ausrollt.
Um Aussagen über die Profile treffen zu können…
…haben wir Anstrichbilder gemacht…
…und diese dann hinterher analysiert.

 

AK-X

Erstflug des 1:2 Modells

Am Donnerstag, den 9.7.2015 war für uns ein ganz besonderer Tag: das 1:2 Modell der AK-X konnte erfolgreich seinen Erstflug feiern!

Vor dem Erstflug des Modells stand zunächst eine Prüfung der Flugtüchtigkeit durch einen Prüfer des deutschen Modellbauverbandes an. Bereits hier begann die erste Probe für die Nerven der Konstrukteure. Stück für Stück wurden die Flügel des Segelflugmodells mit 200 Kilogramm Gewicht belastet. Als die Prüfung erfolgreich abgeschlossen war ging es zum finalen Test, dem Erstflug.

Mit fast 60 Kilogramm Abflugmasse und einer Spannweite von 7,5m kommt das Modell der noch zu bauenden manntragenden AK-X nicht nur optisch sehr nahe. Mit einem Flugzeugwert im fünfstelligen Bereich und mehr als 6000 investierten Arbeitsstunden war die Anspannung aller Beteiligten entsprechend groß.

Gezogen von einem 20 PS starken Modellmotorflugzeug gewann das AK-X Modell schnell an Höhe und konnte in knapp 300m über dem Boden ausgeklinkt werden. Der Pilot der AK-X, Alexander Muckenhirn, stellte recht schnell fest, dass das Modell vorzügliche Flugeigenschaften hat, und so konnte er den Erstflug mit einer sanften Landung auf dem Segelfluggelände erfolgreich abschließen. Laut seinen Aussagen flog sich das ferngesteuerte Modell absolut problemlos und verhielt sich wie ein konventionelles Segelflugmodell dieser Größe. Die berechneten Ruderausschläge waren korrekt und die Schwerpunktslage im unkritischen, gutmütigen Bereich.

Den Beobachtern bot sich das Bild eines, trotz starkem Wind, sehr ruhig gleitenden Segelflugzeuges. Vom Boden war das Modell in keiner Weise von seinem manntragenden Vorbild zu unterscheiden. Nach drei weiteren erfolgreichen Flügen konnte der Erstflug der AK-X gefeiert werden.

Besonderen Dank gilt, neben vielen anderen, der Stadt Rheinstetten, dem Piloten der AK-X Alexander Muckenhirn, dem Prüfer Wolfgang Bücher, den Schlepppiloten des Fliegerlandshops und natürlich allen anderen Partnern, ohne die der Bau dieses Modells unmöglich gewesen wäre.

AK-8

Neues zur AK-8 Flugerprobung: Trudelerprobung auf dem Sommertreffen

Die Trudelerprobung der AK-8 wird auf dem Sommertreffen der Idaflieg in Aalen-Elchingen durchgeführt. Die Trudelkomforte (s. Fotografie), an welcher u.a. der Trudelschirm befestigt ist, wurde bereits angefertigt und erprobt.

Der Schirm ist nötig, da er das Flugzeug aus einer bei der Erprobung möglicherweise auftretenden Trudelbewegung, die sich mithilfe von Steuereingaben nicht beenden lässt, ausleiten kann. Da das Flugzeug mit Schirm nicht steuerbar ist, muss es eine Möglichkeit geben diesen abzuwerfen, sobald sich das Flugzeug nicht mehr in der Trudelbewegung befindet. Das Abwerfen des Schirmes ist über eine Kupplung, die vom Cockpit aus betätigt werden kann, möglich. Beim Start wird die Kupplung aus Sicherheitsgründen offen gehalten, sodass die Steuerbarkeit des Flugzeugs während dem Start gewährleistet ist.

Bei der Trudelerprobung wird die AK-8 von einem erfahrenen Piloten, der bereits zahlreiche Trudelerprobungen durchgeführt hat, geflogen.

Die Erprobung wird zuerst mit den ersten Winglets durchgeführt, um nach der Flattererprobung, die bisher in der Flugerprobung gewonnen Erkenntnisse optimal zu ergänzen. Eine Erweiterung der Flugerprobung mit den in diesem Winter fertiggestellten Winglets soll nach der Fertigstellung der kompletten Flugerprobung mit den ersten Winglets erfolgen.