Nach einer langen Phase der Grundlagenforschung, Simulation, Modellflugerprobung und des Bauens hat der Prototyp AK-X am 23.08.2016 die erste große Bewährungsprobe erfolgreich bestanden!
Im Bruchversuch beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Stuttgart brach der Flügel bei einer Last, die nach ersten Auswertungen einem Sicherheitsfaktor von ca. j=2,8 entspricht. Damit haben wir unser Ziel von j=1,725 deutlich übertroffen. Dieser Wert entspricht in guter Näherung den Rechenergebnissen. Die deutliche Festigkeitsreserve resultiert aus der erforderlichen hohen Steifigkeit. Diese ist nötig um Flattern des gepfeilten Flügels zu vermeiden.
In den kommenden Tagen werden nach ausreichender Zeit zum Aufräumen und Analyse genauere Informationen, spektakuläre Fotos und ein Video des Bruchs folgen.
An dieser Stelle möchten wir uns herzlich beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt bedanken, mit dessen Hilfe wir diesen Versuch durchführen konnten.
Nachdem wir zuvor einige Schwierigkeiten überwinden mussten, konnten wir heute endlich den Bruchflügel, Gegenflügel und Ersatzrumpf fest miteinander verbinden. Wie bei einem normalen Segelflugzeug wird der Flügel durch Bolzen gehalten und schwebt nun frei. Das eigene Gewicht trägt der Flügel locker und auch ein Gruppenbild lies ihn unbeeindruckt. Wir haben noch viel Arbeit bis zum eigentlichen Bruch nächste Woche vor uns, unter anderem muss noch das Belastungsgeschirr und die Vorrichtung, um den Flügel auf die benötigten 54°C aufzuheizen, angebracht werden. Wir blicken optimistisch auf die kommenden Tage und werden natürlich weiterhin regelmäßig über den Verlauf berichten.
Alle Teile haben ihren Weg zum DLR Stuttgart gefunden
Flügel, Ersatzrumpf und Gegenflügel sind zusammengebaut und werden in die Verankerung gehoben
Die Crew auf dem verankerten Objekt der späteren Zerstörung
Heute haben wir im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Stuttgart Stellung bezogen. Dort haben wir zwei Wochen lang die Möglichkeit, den Bruchversuch der rechten Tragfläche durchzuführen.
Zu aller erst müssen wir testen, ob alle relevanten Bauteile auch tatsächlich passen. Leider konnten wir dies im Vorfeld nur bedingt und in kleinem Umfang verifizieren, doch die Tests vor Ort sind alle soweit positiv ausgefallen. Jetzt geht es darum das Belastungs-Mobile aufzubauen. Durch das Mobile wird an verschiedenen Stellen im Flügel eine Last aufgebracht, die eine Auftriebsverteilung simuliert. Durch die Belastung bis zu unterschiedlichen Sicherheitsstufen wird die Berechnung der Struktur bestätigt und nachgewiesen, dass der Flügel den Belastungen im Flug später stand hält.
Die Durchführung des Versuchs ist für Anfang nächste Woche geplant.
So wird der Rumpf der AK-X aussehen, zumindest in seiner Kontur. Entstanden ist das sogenannte Rumpfpositiv ähnlich wie die Flügelformen. Am Computer wurde die Geometrie in einem CAD-System konstruiert, daraus der NC-Code für die Fräse erzeugt, die dann wiederum das Ureol in die gewünschte Form brachte.
Doch da enden dann auch die Gemeinsamkeiten: Die Flügelformen sind Negativformen, d.h. in ihnen kann man direkt ein fertiges Bauteil herstellen. Das Rumpfpositiv hingegen repräsentiert die gewünschte finale Kontur des Rumpfes (positiv). Um einen solchen zu bauen, muss man zunächst eine Negativform herstellen. Das wird jetzt im nächsten Schritt geschehen: Dem Abformen des Rumpfpositivs.
Unser fertiggestelltes Rumpfpositiv der AK-X. Die Oberfläche ist geschliffen und poliert. Anschließend wurde ein Trennmittel aufgetragen, um die fertiggestellten Formen später wieder von dem Rumpfpositiv ablösen zu können.
Der letzte Schritt vor dem Abformen ist das Bauen der Trennebene. Um das Rumpfpositiv später wieder aus der Form entfernen zu können, muss diese an den Trennebenen teilbar sein.
Das Abformen beginnt: Zunächst wird ein hartes Epoxidharz mit guten Oberflächeneigenschaften aufgetgragen und mit Baumwollflocken bestreut.
Vor kurzem war es soweit: Wir haben den ersten AK-X-Flügel entformt! Damit liegen wir pünktlich im Zeitplan, um rechtzeitig zum Bruchversuch alle Vorbereitungen abgeschlossen zu haben. Der Bruchflügel entspricht strukturell dem Aufbau der später fliegenden Flügel. Er beinhaltet jedoch keine Steuerungselemente. Auch die Ruder und die Bremsklappe fehlen. Diese Elemente sind unnötig, um nachzuweisen, dass der Flügel in der vorgesehenen Bauweise ausreichende Festigkeit aufweist, damit es später im Flug nicht zum Bruch kommt. Entstanden ist der Bruchflügel in den gleichen Formen, in denen wir auch die richtigen Flügel bauen werden.
Der fertig verklebte Flügel schlummert in den zwei Halbschalenformen. Diese zu trennen erfordert einiges an Kraft und das richtige Werkzeug
Hier ist das erste Ansatzstück entfernt: Zu sehen ist ein Teil der Steckung zum Winglet.
Nun ist auch das zweite Formansatzstück entfernt und die Steckung ragt aus der Hauptform
Langsam öffnet sich die Hauptform…
… indem die obere Hälfte mit dem Kran angehoben wird.
Da liegt er: Der verklebte Bruchflügel
Sieht schon ganz gut aus. Einige Details müssen nun noch außerhalb der Form fertiggestellt werden.
Vom Wetter her dachten wir zwar wir wären noch im April, den Spaß haben wir uns aber trotzdem nicht verderben lassen. Dieses Jahr ging unser Leistungslager auf den Übersberg am Rande der schwäbischen Alb, dem allseits bekannten Thermikparadies Deutschlands. So gab es auch gute Tage, an denen so einige Flugkilometer zusammenkamen. Unter anderem hat Laurin den letzten Schritt vor seiner praktischen Prüfung absolviert: Den 50 Kilometer Flug. Und Georg mit Copilot Laurin haben es geschafft, unsere DG-1000 über 180 km vom Übersberg zum Ende des Lagers zurück zu unserem Heimat-Segelfluggelände nach Rheinstetten zu fliegen. Bei den eher durchwachsenen Thermikbedingungen an diesem Tag eine beeindruckende Leistung!
An den Tagen die fliegerisch nicht so viel hergaben haben wir uns natürlich nicht langweilen lassen, sondern verbrachten den Tag mit Alternativprogramm im nahegelegenen Kletterpark beim Schloss Lichtenstein oder auf Expedition durch die Nebelhöhle.
Wir blicken zurück auf ein rundum gelungenes Lager und bedanken uns beim FSV Übersberg für die Gastfreundschaft.
Die großen Arbeitsschritte zum Bau des Bruchflügels konnten wir vor kurzem abschließen. Jetzt haben wir sie aber noch einmal aufbereitet! Ein kurzer Zusammenschnitt zeigt das Einlegen des Außenlaminats der Unter- und Oberschale und das anschließende Ziehen der Rovings zum Bau der Holmgurte.
Nachdem die Formen fertiggestellt wurden, haben wir direkt angefangen, den Bruchflügel zu bauen. Es wurde zu Beginn der Arbeiten ein detailierter Zeitplan angefertigt, Arbeitsschichten eingeteilt und alles vorbereitet, damit beim Laminieren nichts mehr schief gehen kann. In mehreren großen Arbeitsaktionen wurden nach und nach das Außenlaminat mit Stützstoff und das Innenlaminat in die Formen gelegt. Hierbei konnten wir auf die bereits gemachte Erfahrung mit den 1:2 Modellflächen zurückgreifen. Dadurch verlief die ganze Aktion auch reibungslos ab. Dass die Formen viel größer sind, hat sich während dieser Arbeiten kaum bemerkbar gemacht. Die letzte große Bauaktion war das Holmgurtziehen. Dabei haben wir uns ein bisschen in der Zeit verschätzt: Treffpunkt 10:00 Uhr, Beginn der Arbeit um 11:00 Uhr. Geplantes Ende: 18:00 Uhr. Tatsächliches Ende: 03:00 Uhr. Trotz der 17 Stunden, die wir an diesem Tag in der Werkstatt gearbeitet haben, waren alle gut gelaunt. Zwischendurch kam auch noch die Campussicherheit vorbei und hat unsere Arbeit kontrolliert 😉
Vom 1. bis zum 4. Juni findet in Berlin die Internationale Luftfahrt Ausstellung – kurz ILA – statt.
Die Akaflieg Karlsruhe ist zusammen mit den anderen Akafliegs auf dem Idaflieg Stand vertreten. Besucher können sich dort über den aktuellen Projektfortschritt der AK-X informieren und deren 1:2-Modell bewundern. Auch einige der anderen Idafliegprojekte sind einen Besuch wert.
Wir sind dankbar für die Unterstützung der Idaflieg und des DLR, welche uns den Messestand auf der europaweit wichtigsten Luftfahrtmesse ermöglicht haben.
Der Idaflieg Stand
A330 vs AK-X, ein kleiner Größenunterschied
Ein A380 ist auch vertreten, in einer Reihe mit der AK-X
Dies soll der erste einer ganzen Reihe Blogartikel werden. Worum es geht? Um unseren Dauerbrenner: Den Bau der AK-X. Wir haben angefangen den Bruchflügel zu bauen, der im dritten Quartal dieses Jahres getestet werden soll.
Bevor der Bau jedoch beginnen konnte, musste alles dafür vorbereitet werden. Nachdem die Flügelformen, die wir im Februar und März bei der Firma DG-Flugzeugbau in Bruchsal freundlicherweise fräsen durften (Artikel zum Formfräsen), auf ihren Gestelle geklebt wurden, wurden sie nun abschließend für ihren Einsatz vorbereitet. Um eine optimale Flügeloberfläche zu gewährleisten, muss die Form absolut glatt sein. Dazu wurde sie zunächst mit einem Fülllack lackiert und dann geschliffen, um alle Rautiefen, die vom Fräsen geblieben sind, zu entfernen.
Da der Flügel in der Form von außen nach innen aufgebaut wird, wird in die Formen zu allererst der Lack aufgetragen. Damit sich dieser später noch möglichst schadensfrei aus der Form lösen lässt, wurden die Formen mit vier Lagen Wachs beschichtet. Das dazu verwendete „Spacewachs 200“ wurde uns von der Firma „Jost Chemicals“ gestellt.
Die AK-X wird zum Großteil aus Kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) gefertigt. Die benötigten Schichten sind jedoch sehr dünn (bei der AK-X: ca. 1-2mm). Solche dünnen Schichten sind jedoch kaum in der Lage die so wichtige Flügelkontur auch unter Last beizubehalten. Sie tendieren dazu Beulen und Falten zu schlagen, wie ein Blatt Papier, dass man zusammenschiebt. Um das zu verhindern, wird die Schichtdicke des CFK durch den Einsatz eines sog. Kernmaterials erhöht. Dieses ist i.d.R. ein sehr leichter Hartschaum. Wir verwenden 10mm dickes „Divinicel H60“, das uns von DIAB bereitgestellt wurde. Als letzten Schritt in den Vorbereitungen musste dieser zugeschnitten und die Kanten abgeschrägt (geschäftet) werden.
Am Dienstagabend lag dann tatsächlich alles bereit.
Die fertiggestellten Formen müssen zunächst geputzt werden. Anschließend wird ein Trennmittel aufgebracht, um dafür zu sorgen, dass man den fertigen Flügel später auch aus der Form bekommt.
Der Lack schützt die Faserwerkstoffe eines Segelflugzeug vor UV-Strahlung und sorgt durch seine weiße Farbe dafür, dass das Flugzeug nicht zu warm wird
Einzelne Stücke werden schließlich zu einer zusammenhängenden Fläche verklebt
AK-X
