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Besuch bei Wassermann Technologie

Einen großen Fertigungsaufwand an der AK-X stellen die unzähligen Metallteile dar die hauptsächlich in der Steuerung und den Fahrwerken verbaut sind. Bedingt durch die hohen Anforderungen übersteigen ebendiese Teile aber auch häufig unsere eigenen Fertigungsmöglichkeiten. Insb. CNC Fräs- und Drehteile können wir nicht selber fertigen. Umso dankbarer sind wir deshalb für Sponsoren, die uns bei diesen Teilen unterstützen.

Wassermann Technologie ist dabei zu einem sehr wichtigen Sponsoren für uns geworden, da uns die Firma mit einer Vielzahl an komplexen Fräs- und Drehteilen beliefern kann. Dabei setzen wir auf die jahrelange Erfahrung des Unternehmens in der CNC-Technik. Ende Mai hatten wir die Gelegenheit das Werk zu besuchen und die weitere Zusammenarbeit zu besprechen. Bei den anwesenden Maschinenbaustudenten waren die Fräszentren in der Größe eines Hauses Liebe auf den ersten Blick 😉

Viele fertige Teile konnten wir schon freudig in Empfang nehmen und einige Fertigungsaufträge laufen aktuell noch.

Teile der Lieferung von Wassermann Technologie. Diese werden in den Ruderanschlüssen verbaut.

Wir freuen uns auf eine weiterhin so gute Zusammenarbeit!

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Reparatur-Projekt Twin II

Wir haben uns entschlossen, unseren Flugzeugpark um ein doppelsitziges Flugzeug vom Typ Twin II des Herstellers Grob Flugzeugbau zu erweitern. Genauer gesagt handelt es sich um Teile von insgesamt drei verschiedenen Flugzeugen dieses Typs. Das aus unserer Sicht unschlagbar günstige Angebot aus Dänemark wollten wir uns nicht entgehen lassen und haben daher quasi über Nacht Finanzierung und Transport der Flugzeugteile nach Karlsruhe organisiert.

Neben der Entlastung unseres Schulungsdoppelsitzers DG-1000 sind auch das Erlernen und die Weitergabe von Know-how im Bereich Flugzeugreparatur innerhalb der Akaflieg Ziele des Projekts.

Stand der Reparatur:

Der Twin mit dem Wettbewerbskennzeichen XNZ hat durch eine Außenlandung im Wasser Schäden an den Tragflächen erlitten. Der Rumpf ist bis auf kleine Beschädigungen jedoch intakt und in sehr gutem Zustand. Er soll nun, in Kombination mit einem anderen Flächenpaar, als erstes fliegen. Durch die Landung im Wasser mussten aus dem Rumpf alle Steuerstangen, die nicht aus Aluminium gefertigt sind, ausgebaut und auf Rost überprüft werden. Die Instrumente sowie die Schleppkupplungen wurden ebenfalls ausgebaut und zur Reparatur bzw Überholung zum jeweiligen Hersteller geschickt. Als nächstes gilt es, aus einem fertig geformten Haubenglas eine neue Haube auf den Rumpf anzupassen, und die bei der Landung zerstörte Fahrwerksverkleidung zu ersetzen. Am Holmtunnel ist leider eine etwas aufwändigere GFK-Reparatur notwendig.

Eine exakte Deadline für den Erstflug gibt es noch nicht, wir hoffen aber, dass die XNZ bereits in unserem Herbstschulungslager im Oktober geflogen werden kann.

AK-X

Hauptfahrwerk: Vom Reißbrett zur fertigen Baugruppe

Während letztes Jahr sehr viel an den Tragflächen und dem Rumpf der AK-X gearbeitet wurde, ist zeitgleich auch die Konstruktion und Auslegung der Fahrwerke vorangeschritten. Im Folgenden erfahrt ihr, welche Schritte notwendig waren um vom Konzept über die Konstruktion und Auslegung zu den fertigen Bauteilen zu kommen.

Konstruktion: Wie anfangen?

Mit der Konstruktion des Hauptfahrwerks wurde im Januar 2018 begonnen. Als erstes mussten wir alle Anforderungen und Randbedingungen sammeln und uns überlegen, durch welches Konzept wir alles gleichzeitig erfüllen können. Hauptaufgabe des Fahrwerks ist es, den Stoß bei der Landung zu dämpfen und ein sicheres Ausrollen des Segelflugzeugs zu gewährleisten. Zusätzlich galt es einige weitere Herausforderungen zu meistern: Das Fahrwerk sollte hydraulisch einfahrbar sein, eine variable Spureinstellung besitzen und natürlich möglichst leicht sein. Und dann ist weiterhin auch noch der Bauraum in unserem Nurflügler sehr begrenzt.

In den folgenden Monaten entwickelten wir die kinematischen und hydraulischen Konzepte, schätzten den Bauraum einzelner Teile ab und konstruierten schließlich alle Komponenten des Fahrwerks. An dieser Stelle noch einmal vielen Dank an Herrn Mayer, der uns mit Know-How und Hardware bei unserem Hydrauliksystem geholfen hat (Hydraulik Liftsysteme Walter Mayer GmbH). Nach einigen Iterationen stand die fertige Konstruktion: So fährt das Fahrwerk nach dem Start ein und vor der Landung aus.

3D-Druck: Rapid Prototyping

Um unsere Konstruktion abzusichern haben wir eine komplette Version unseres Hauptfahrwerks 3D-gedruckt und in den Fahrwerkskasten eingebaut. Wir waren dabei erstaunt, wie gut viele Teile passten, haben aber auch festgestellt, dass wir wegen kleiner Bauabweichungen im Fahrwerkskasten ein paar Teile anpassen müssen. Mit den 3D-gedruckten Teilen geht das denkbar einfach, nach kurzer Behandlung durch Bandsäge, Dremel und Schleifscheife haben endlich alle Teile gepasst und wir konnten die neuen Maße ins CAD übernehmen.

Das 3D-gedruckte Fahrwerk hatte neben dem Rapid Prototyping noch einen weiteren Nutzen: Auf der 90-Jahr-Feier der Akaflieg konnten wir unseren Prototypen auf eigenem Fahrwerk vorstellen. Eine zweite Version des 3D-gedruckten Fahrwerks konnten wir dann auf der AERO 2019 vorstellen.

Materialwahl: Stahl oder doch etwas Ausgefallenes?

Bei Segelflugzeugen bestehen die Fahrwerke meist aus Stahl, denn trotz seiner hoher Dichte ist der Werkstoff wegen der hohen Festigkeit ein ausgezeichneter Leichtbauwerkstoff.

Für unsere Konstruktion hatten wir zunächst auch Stahl vorgesehen, da er neben der Leichtbaugüte auch noch einfach zu beschaffen und im Vergleich zu den anderen Leichtbauwerkstoffen sehr günstig ist. Zudem sorgt die hohe Steifigkeit von Stahl dafür, dass auch dünne Streben nicht so schnell ausknicken können.

Während der Berechnung hat sich jedoch schnell herausgestellt, dass die hohen Belastungen an das Fahrwerk entweder den Einsatz von viel Material oder hochfestem Stahl notwendig machen würden. Da wir ein hohes Gewicht vermeiden wollten, haben wir also hochfesten Stahl als Konstruktionswerkstoff der meisten Teile gewählt. Weniger belastete Bauteile sollten aus Aluminium hergestellt werden. Hochfester Stahl hat jedoch das Problem, dass er sich nicht mehr so gut schweißen lässt. Zudem hätten wir jedes geschweißte Teil wärmebehandeln müssen.

Zeitgleich haben wir durch die Firma Wolf-Hirth die Möglichkeit angeboten bekommen Titan-Bauteile zu schweißen. Kurzerhand wurde die gesamte Konstruktion auf den Einsatz von Titan geprüft und es hat sich gezeigt, dass wir mit ein paar kleinen konstruktiven Änderungen bei fast jedem Bauteil Titan einsetzen können.

Der Materialwechsel führte zu einer Reduktion auf fast die Hälfte des ursprünglichen Gewichts. Ein weiterer Vorteil ist, dass wir uns das Lackieren ersparen können, da Titan im Gegensatz zu Stahl sehr korrosionsbeständig ist. Zudem hatten wir so die Möglichkeit neue Fertigungsverfahren zu nutzen, zum Beispiel bei der 3D-gedruckten Gabel des Bugfahrwerks.

Berechnung: Viele bunte Bilder

Nachdem die Konstruktion weitgehend abgeschlossen war, haben wir angefangen die Festigkeit unserer Bauteile zu berechnen. Die Berechnung war ein iterativer Prozess, bei dem wir immer wieder die Konstruktion an die vorgegebenen Lasten angepasst haben, bis diese zu einer möglichst gleichmäßigen Belastung aller Bauteile im Fahrwerk geführt haben.

Das war notwendig, da wir für unser Segelflugzeug die Sicherheit aller Teile gewährleisten müssen. Zudem möchten wir aber auch eine Überdimensionierung vermeiden und konnten so an vielen Ecken nochmal etwas Gewicht einsparen.

Die schönen bunten Bilder, die Abaqus ausgibt, müssen sinnvoll intepretiert werden: Wo sind Spannungsspitzen, die dem Bauteil langfristig schaden können? Wo ist noch Luft um Material zu sparen? Oder sollen wir doch einen anderen Werkstoff verwenden?

Fertigung: Jetzt gibts endlich Hardware

Nach über einem Jahr Konstruktion und Auslegung ist Anfang 2019 die Fertigung des Hauptfahrwerks angelaufen. Zunächst haben wir von allen Bauteilen technische Zeichnungen angefertigt und anschließend Unternehmen für die Fertigung kontaktiert. Die Firma Aircraft Philip hat die Fertigung unserer teilweise sehr komplexen Fräs- und Drehteile übernommen. An dieser Stelle wollen wir uns noch einmal für die großzügige Unterstützung bedanken. Einfache Bauteile haben die Konstrukteure und weitere Akaflieger selbst in unserer Werkstatt hergestellt. Einige Bauteile werden auch vom Institut für Strömungsmechanik am KIT gefertigt, vielen Dank nochmal insbesondere an Werkstattleiter Heiko Bendler und seine Azubis.

In den nächsten Wochen und Monaten gibt es noch Einiges zu tun, bis wir die Bauteile einbauen können. Viele der Frästeile sind die Knotenpunkte von Schweißkonstruktionen und müssen noch mit anderen Teilen und Halbzeugen zum fertigen Bauteil verschweißt werden. Dazu werden gerade bei uns in der Werkstatt Schweißgestelle gebaut, in denen die Teile zum Schweißen ausgerichtet werden. Nachdem die Bauteile verschweißt sind, können wir dann endlich anfangen unsere Fahrwerke in die AK-X einzubauen.

Lager

Pfingstfluglager 2019

Für das diesjährige Pfingstlager ging es in den hohen Norden. Zu Gast bei der Akaflieg Berlin in Kammermark galt es, bei bestem Segelflugwetter die Landschaft Norddeutschlands aus der Luft zu erkunden. Getrieben von dem Wunsch einmal bis zur Ostsee und über die Insel Rügen zu fliegen, machten sich fast jeden Tag Piloten auf den Weg Richtung Norden. Der schlechten Thermik über der Mecklenburgischen Seenplatte und der Küste geschuldet, ließen so auch die ersten Außenlandungen nicht lange auf sich warten. Nichtsdestotrotz gelang es einigen Piloten die Küste zu erreichen und ihren Erfolg durch Fotos zu dokumentieren, bis abends bei einem gemütlichen Bier die besten Flüge des Tages gekürt wurden.

Ein besonderes Highlight des Fluglagers war der akaflieginterne Grand Prix, bei dem von 6 Flugzeugen ein vorgegebenes Dreieck zeitgleich abgeflogen wurde und alle Flugzeuge das Ziel mit nur wenigen Minuten Unterschied erreichten. Schließlich kam bei dem Fluglager auch die Schulung nicht zu kurz: Neben vielen erfolgreichen Überlandeinweisungen gab es auch den Freiflug eines Flugschülers zu feiern.

Einen der seltenen Tage mit weniger gutem Wetter nutzten wir um nach Berlin zu fahren, uns das dortige Technikmuseum anzusehen und anschließend mit Fahrrädern das Regierungsviertel zu erkunden.

Alles in allem war es ein sehr erfolgreiches Fluglager das wir mit vielen Erinnerungen an tolle Flüge verlassen haben. Nicht zuletzt möchten wir uns noch bei der Akaflieg Berlin für die tolle Gastfreundschaft bedanken.

AK-X

AERO 2019

Die abwechselnde Präsenz der Akafliegs auf den beiden großen deutschen Luftfahrtmessen, der ILA Berlin und der AERO Friedrichshafen, ist seit Jahren fest im Kalender der idaflieg verankert. Dort besteht die Chance, die aktuellen Projekte „hautnah“ einem breiten Publikum vorzustellen, Fachgespräche mit Herstellern, Sponsoren und Luftfahrtbegeisterten zu führen und – nicht zuletzt – selbst die Neuheiten der Branche zu begutachten, in Flugzeugen probezusitzen und Spaß in der Gruppe zu haben.

So war auch dieses Jahr die Vorfreude auf die AERO Friedrichshafen groß – allerdings auch der Vorbereitungsaufwand: In der Woche vor der Messe galt es erst einmal, den frisch gelieferten Transportanhänger für die AK-X auszubauen und die auszustellenden Teile darin – mehr oder weniger provisorisch – für den sicheren Transport zu verladen. Nach mehreren Nachtschichten hatten wir Dienstag früh alle Teile des Exponats, Technik für den Messestand und Ausrüstung für die Übernachtungen in zwei Anhängern untergebracht und machten uns auf den Weg an den Bodensee. Auf der Messe angekommen konnten wir dann direkt den Stand aufbauen und alles für die kommenden vier Tage vorbereiten. Der Aufbau der AK-X im aktuellen Zustand – Bruchflügel, fliegender Rumpf und linker Flügel mit Winglet-Mockup und dem Bruchwinglet – dauerte wieder bis spät in die Nacht, und so war der eigentliche Messebetrieb dann schon fast Erholung – und durch die vielen, äußerst positiven Rückmeldungen auch Belohnung.

Unter den Besuchern war von Flugzeugfans über Piloten und Modellbauer bis hin zu erfahrenen Konstrukteuren alles vertreten, und entsprechend groß war die Bandbreite der Gespräche. Neben der Beantwortung allgemeiner Fragen zum Projekt konnten wir auch konkret konstruktive Lösungen am Prototypen diskutieren und auch den einen oder anderen Tipp von Experten erhalten. Das überwiegend positive Feedback war sehr motivierend und die Mehrzahl der vereinzelten kritischen Fragen konnten wir zufriedenstellend beantworten.
Parallel zur Betreuung des eigenen Stands gab es natürlich auch die Gelegenheit, den Rest der Messe zu besichtigen: durch die große Bandbreite ausgestellter Flugzeuge von Segelflug über Motorflug und Luftsportgeräten bis hin zu Helikoptern konnten wir einige Eindrücke und Ideen für aktuelle und mögliche zukünftige Projekte gewinnen und auch bei Instrumentierung und Zubehör gab es viel Interessantes zu sehen.

Wir bedanken uns bei allen Besuchern, Organisatoren und natürlich insbesondere bei allen Unterstützern für vier interessante und anregende Messetage!

AK-X

Die Akaflieg auf der AERO 2019

Nachdem wir in den letzten beiden Jahren Rumpf-Mockup und Bruchflügel auf den Luftfahrtmessen ILA und AERO ausgestellt haben, werden wir dieses Jahr auf der AERO Friedrichshafen zum ersten Mal die „fliegende“ AK-X im aktuellen Bauzustand einem breiten Publikum vorstellen!
Aktuell laufen dazu die letzten Vorbereitungen auf Hochtouren, vor allem auch der Ausbau unseres neuen Flugzeuganhängers zum sicheren Transport der unkonventionellen Teile.
Vom 10. bis 13. April gibt es dann am idaflieg-Stand 217, Halle A1, den fliegenden Rumpf und linken Flügel zusammen mit dem Bruchflügel, Bruchwinglet und einem Mockup-Winglet zu sehen. Damit lassen sich sehr gut die Dimensionen des fertigen Flugzeugs erahnen und auch ein genauer Einblick in die Details von Struktur, Steuerung und Fahrwerken ist möglich.
Wir freuen uns auf vier Tage intensiven Austausch und interessante Gespräche!

AK-X

Bruchwinglet – Part I

In den letzten Wochen, man kann auch fast schon Monaten sagen, waren wir wieder ziemlich fleißig und haben hinter verschlossenen Türen einiges geleistet. Wir haben uns so bedeckt gehalten, da wir uns unsicher waren, ob wir den ambitionierten Zeitplan einhalten können. Doch es ist uns gelungen, deswegen ist jetzt die Zeit gekommen über das Ergebnis zu berichten: ein strukturfertiges linkes Winglet, welches als Bruchwinglet verwendet wird.

Dieses Winglet befindet sich gerade als Leihgabe bei C. Cramer, Weberei, GmbH & Co. KG – Division ECC, die das Winglet als Ausstellungsstück auf der JEC World in Paris nutzen. Davon sind unten ein paar Bilder angehängt.

Wir haben das Winglet aus mehreren Gründen gebaut. Der erste Grund ist offensichtlich: um einen Bruchversuch durchzuführen. Dieser ist bei den doch großen Abmaßen nötig. Der nächste Grund ist am Winglet sichtbar: um die besonderen Gewichtsanfoderungen bei hoher Steifigkeit zu erfüllen, haben wir im Winglet auf zum ersten mal Biaxial-Gelege verbaut. Das Bruchwinglet ist dafür ein Verarbeitungstest. Auch sonst haben wir den Bau als Proof of Concept verwendet, denn im Winglet – wie ja auch im gesamten restlichen Flugzeug – haben wir das ein oder andere unkonventionelle Bauverfahren angewand und die Fertigung geplant und verfeinert.

Wie der Bau des Winglets genau abgelaufen ist, folgt bald in einem weiteren Artikel.

AK-X

Der linke Flügel der AK-X

Es ist eine Weile her, dass wir die AK-X im Rahmen unserer 90-Jahr-Feier erstmalig auf eigenem Fahrwerk, mit zwei Flügeln und einem Winglet präsentiert haben. Was wir dabei jedoch etwas unterschlagen haben, ist, was da eigentlich im Detail zu sehen war. Neben Rumpf und Bruchflügel soll es daher an dieser Stelle um den linken Flügel gehen. Es ist der erste Flügel, der sich wirklich in die Lüfte erheben soll. Dementsprechend ist auch die vollständige Steuerung verbaut. Diese umfasst insgesamt je Flügel ca. 700 Teile! Bevor der Flügel also auf unserer 90-Jahr Feier ausgestellt werden konnte, musste all das fertig und auch getestet werden. Erschwerend kommt hinzu, dass ein Teil der Steuerung den Wassertank im Flügel durchquert. Neben der mechanischen Funktionalität musste also auch die Dichtheit des Tankes sichergestellt werden.

Selbstverständlich klappt bei einer solchen Endmontage nicht auf Anhieb alles und so musste noch ein Satz Lager getauscht werden, um den Funktionalitätstest einwandfrei bestehen zu können. Trotz aller Zeitnot auf dem Weg zur großen Präsentation — Sicherheit geht vor! Am Ende funktionierte aber alles und wir konnten den Flügel zukleben.

 

Flugplatz

Die Wiederbelebung der Winde

Was braucht man zum Segelfliegen außer Segelflugzeuge? Eine Startmöglichkeit! In diesem Artikel geht es deswegen ausnahmsweise mal nicht ums Forschen, Konstruieren oder Bauen sondern ums Schrauben. Nachdem in den letzten Wochen unzählige Stunden in den Wiederaufbau unseres Windenmotors geflossen sind, trug die Arbeit vor ein paar Tagen endlich Früchte. Der Motor läuft wieder!


Im letzten Jahr wurde bei Routinekontrollen Öl im Wasserkreislauf sowie Wasser im Ölkreislauf gefunden. Daraufhin wurden sämtliche Kompressionen überprüft, wobei leider keine auffälligen Zylinder auszumachen waren. Es wurde viel über mögliche Ursachen gefachsimpelt und schließlich beschlossen den Motor vollständig zu überholen. Dies beinhaltete das Kontrollieren sämtlicher Zylinderlaufbuchsen sowie der dazu gehörigen Dichtungsringe (welche die wassergekühlte Laufbuchsenwand gegen die Ölwanne dichten) und deswegen auch das Abnehmen der Zylinderköpfe und dazugehöriger Anbauteile. Tatsächlich sind dabei einige mögliche Ursachen identifiziert worden, woraufhin der Motor unter anderem mit einer neuen Zylinderlaufbuchse und einem neuen Kolben ausgestattet wurde. Der Einbau gestaltete sich jedoch als deutlich komplizierter als ursprünglich angenommen, was in den Bildern hoffentlich deutlich wird.

  • So sah der Motor Anfang des Jahres aus
  • Nach der Montage von zwei Zylinderköpfen. Bei Zylinder 1 ganz rechts fehlt noch die Buchse
  • Blick von unten. Die Montage der Ölspritzdüsen oben im Bild war relativ kompliziert
  • Pleuellager von unten in der Ölwanne
  • Die Zylinderkopfschrauben sollen laut Handbuch mit 140Nm und dann 90° + 10° angezogen werden

Nachdem wir den Motor vollständig wieder zusammen gebaut haben, stand der Testlauf an.

In den folgenden Tagen wollen wir das Druckluftsystem warten und uns um kleinere Anbauteile, wie die korrekte Befestigung der Kraftstoffleitungen kümmern.

Schließlich möchten wir uns ganz herzlich bei DMT-Dieselmotorentechnik bedanken, die uns mit den neuen Teilen inklusive Zylinderkopf- und weiter Dichtungen versorgt haben.

AK-eLEVEN

Und nach X kommt…

…eLEVEN! So jedenfalls der Arbeitsname des neuen Projekts der Akaflieg Karlsruhe. Nachdem bei unserem derzeitigen Hauptprojekt, der AK-X, nun langsam aber sicher ein Ende in Aussicht ist, wurde es Zeit sich Gedanken über mögliche Nachfolgerprojekte zu machen. Doch wie soll es nach so einem ambitionierten und modernen Projekt wie dem Nurflügler Ak-X weitergehen?

Eine schwierige Frage, die uns einige Monate lang beschäftigt hat. Doch wir denken wir haben eine gute Antwort gefunden:

Die AK-eLEVEN wird ein Messflugzeug mit leicht auszuwechselnden Außenflügeln und einer von Anfang an eingeplanten Messinfrastruktur. Dieses Konzept soll es uns und zukünftigen Generationen erleichtern strömungsmechanische Forschung im Freiflug durchzuführen: Durch die modularen Außenflügel können wir beispielsweise verschiedene Profile oder Grenzschichtbeeinflussungstechniken mit erheblich geringerem Zeit- und Bauaufwand untersuchen. Daraus ergeben sich viele Möglichkeiten für zukünftige innovative Projekte in vielen Bereichen der Luftfahrt.

Wir haben uns dazu entschieden, die AK-eLEVEN nicht als Segelflugzeug sondern als Motorflugzeug auszulegen, was längere Flugzeiten ohne teuren F-Schlepp auch in den ruhigen frühen Morgenstunden ermöglicht. Zudem ergänzt ein Motorflugzeug unseren derzeitigen Flugzeugpark sehr gut, da die Akaflieg Karlsruhe derzeit kein Eigenstartfähiges Flugzeug besitzt. Und schließlich bietet uns die Ausführung als Motorflugzeug viele Chancen unsere Kompetenzen in der Gruppe zu erweitern und zusätzliche Möglichkeiten zur Zusammenarbeit mit verschiedenen Partnern.

Bei der Wahl eines Antriebskonzepts bietet es sich aufgrund der vielen Messelektronik, die ohnehin im Flugzeug verbaut ist, an, anstelle eines „normalen“ Verbrennungsmotors für den Antrieb einen Elektromotor zu verwenden. Eine leistungsfähige elektrische Infrastruktur im Flugzeug bietet auch die Möglichkeit einer relativ leichten Einbindung weiterer Messanlagen nach Projektfertigstellung. Ein solches Konzept erscheint uns zudem zeitgemäß und beherbergt großes Entwicklungs- und Innovationspotential, da Elektroflug derzeit ein eher wenig optimiertes Gebiet ist. Ein weiterer Vorteil eines Elektroflugzeugs sind die niedrigeren Betriebskosten im Vergleich zu konventionellen Maschinen, was die Kosten von Messkampagnen weiter senkt.

Insgesamt bietet die AK-eLEVEN damit viele Möglichkeiten der Innovation und Weiterentwicklung für die Akaflieg sowohl durch Entwicklung und Bau des Flugzeuges, als auch durch die Messkampagnen, die nach Projektabschluss durchgeführt werden können.