AK-X

Konstruktion schreitet voran

Nach der erfolgreichen Präsentation des aktuellen Stands der AK-X auf der Aero Friedrichshafen konzentrieren wir uns nun wieder auf das Wesentliche: den Bau eines Flugzeugs. Neben der Fertigung, welche ebenfalls weiter voranschreitet, gibt es immer noch sehr viel zu konstruieren. In wöchentlichen Reviews werden Ergebnisse präsentiert, Lösungen gesucht und viel miteinander diskutiert um neuen Input zu erhalten. Bedingt durch das neuartige Flugzeugkonzept ist eine Übernahme von mittlerweile standardisierten Baugruppen oft kaum möglich; es müssen eigene Konzepte her. Dies hat meist einen erhöhten Aufwand der Konstruktion zur Folge.

Auf Facebook haben wir zu diesem Thema ein Gewinnspiel. Zu Gewinnen gibt es eine kleine Scheibe des Bruchflügels. Schaut doch mal rein:

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AK-X

Akaflieg Karlsruhe präsentiert AK-X auf der AERO Expo Friedrichshafen

In den letzten Wochen herrschte in der Werkstatt reger Betrieb. Mit der AERO Expo Friedrichshafen rückte einer der großen Meilensteine kontinuierlich näher. Ziel war es, alle nicht-fliegenden Versuchsaufbauten bis zu diesem Termin fertigzustellen. Dies ist uns gelungen. Das Ergebnis kann persönlich in Halle B5 am Stand 319 der Idaflieg e.V. begutachtet werden.
Unser Exponat besteht aus zwei Teilen: dem Bruchflügel und einem Rumpf Mock-up.

Den Bruchversuch, ein wichtiger Schritt zur Zulassung eines Flugzeugs haben wir bereits im Sommer erfolgreich absolviert. Dabei wurde die Struktur eines extra dafür angefertigten Flügels über die Nennlast hinaus belastet; in unserem Fall bis zum Bruch bei einem Sicherheitsfaktor von j=2,8.  Im Zuge der Nachbereitung dieses Versuchs wurde eine ausführliche Schadensanalyse betrieben, auf deren Grundlagen Details im Aufbau der Tragflächenstruktur weiter optimiert werden konnten. Die Besucher bekommen bei uns am Stand die Möglichkeit, den Bruchflügel genau zu betrachten und die Fortpflanzung des Fehlers nachzuvollziehen.

Weiterhin haben wir ein Rumpf Mock-up angefertigt. Dieses dient verschiedenen Untersuchungen, insbesondere in Richtung Ergonomie, Sichtbedingungen und Bauraummanagement. Der Bau hat sich jetzt schon als überaus wertvoll herausgestellt, da wir die Prozesse in der Fertigung des Rumpfes unter realitätsnahen Bedingungen testen konnten. Daraus können wir bereits geplante Prozesse verfeinern, teilweise mussten wir Prozesse auch neu einführen. Dieses Mock-up kann ebenfalls begutachtet und sogar probegesessen werden.

Mit diesem Meilenstein ist die vorletzte Phase des Projekts beendet. Durch den Bruchflügel und das Rumpf Mock-up konnten letzte Schritte in der Entwicklung verifiziert und validiert werden. Nun konzentrieren wir uns vollständig auf den Bau fliegender Teile, um die AK-X auch in Realität und in absehbarer Zeit abheben zu lassen.

Dafür möchten wir uns an dieser Stelle nochmals bei all unseren Sponsoren bedanken! Eine solche Leistung, auf die wir enorm stolz sind, kann nur in Verbindung mit Personen, Firmen und Institutionen erbracht werden, die das Projekt tatkräftig unterstützen. In diesem Sinne:

DANKE!

AK-X

Entformung des Rumpf Mock-up

Gestern konnten wir endlich das Rumpf Mock-up entformen! Zu sagen gibt es gar nicht so viel, deswegen sollen hier einfach mal die Bilder für sich sprechen.

 

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Rumpf Mock-up für die AERO

Aufgrund von Materialengpässen muss der Ausbau der rechten Tragfläche leider zwischenzeitlich ruhen. Um das fertige Laminat der beiden Schalen zu schonen haben wir die beiden Formen gestern geschlossen. Nun werden die Formen der linken Tragfläche vollständig gefinished und für das Einlegen des Laminats vorbereitet.
Mit Hochdruck arbeiten wir jedoch gerade am Bau eines Mock-up Rumpfes. Dieser wird auf der AERO in Friedrichshafen ausgestellt. Wer mal in der AK-X probesitzen will kann uns also sehr gerne am Stand der Idflieg e.V. in Halle B5 Stand 319 besuchen kommen! Über Feedback und Anregungen freuen wir uns sehr! Für das Mock-up muss noch die Oberschale laminiert werden, sowie einige strukturelle Einbauteile wie Fahrwerkskästen und Spanten. Hier ein paar Impressionen von der aktuellen Situation in der Werkstatt:

 

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Fliegende Flügelschalen rechts fertiggestellt

Schon im vergangenen Jahr hatten wir begonnen, das größte Teil unseres Prototypen zu bauen: den Flügel. Nachdem die Arbeit sich zuletzt auf den Bau der Rumpfform konzentriert hatte und in den letzten Wochen die Vorbereitungen für den Weiterbau der Fläche liefen, wurde am Wochenende das Innenlaminat fertiggestellt.

Innen- und Außenlaminat werden durch eine Schicht aus festem Schaum getrennt, wodurch die Beulsteifigkeit erhöht wird. Es müssen also einige Arbeitsschritte zwischen diesen Bauabschnitten erfolgen. Dazu gehören vor allem die Vorbereitung des Schaums (auch   Stützstoff genannt) und dessen Einkleben in die Form. Wie auch beim Außenlaminat wurde das Innenlaminat weitgehend nach den Verfahren gebaut, zu denen wir schon beim Bau des Bruchflügels Erfahrungen sammeln konnten. Trotzdem gibt es bei einem „echten“ fliegenden Flügel einiges mehr zu beachten: so wurde beispielsweise das Steuerungssystem im Bruchflügel nicht montiert. Zwischen Außen- und Innenlaminat wurden dafür die flügelseitigen Teile der Ruderscharniere angebracht. Auch die Befüllung für den Wasserballast wurde das erste Mal vollständig und funktionstüchtig eingebaut.

Der nächste große Meilenstein auf dem Weg zur Fertigstellung der rechten Tragfläche wird der Bau der Holmgurte sein. Auch in diesem Bereich konnten wir schon beim Bau des 1:2-Modells und beim Bau des Bruchflügels Erfahrungen sammeln, die uns sicher wieder nützlich sein werden. Zunächst müssen wir wiederum einiges an den Flächenformen vorbereiten, denn eine Form für den Holmgurt selbst gibt es (noch) nicht: diese wird direkt in das Innenlaminat gebaut und später wieder entfernt.

Neben der Arbeit am Flügel gehen jedoch auch die Vorbereitung zum Bau des Rumpfes zügig voran. Nachdem wir ein weiteres Mal die CNC-Fräse bei DG-Flugzeugbau nutzen durften, um kleinere Formen – vor allem für den Innenausbau des Rumpfes – zu fräsen, werden diese nun für den Bau der Teile vorbereitet. Auch im Bereich des Rumpfbaus steht schon bald der nächste Meilenstein an: nachdem im Dezember die Form vollendet wurde, wird darin ein Mockuprumpf entstehen.

AK-X

Rumpfform fertiggestellt

Wir bauen einen Nurflügel – Wozu braucht man denn dann eine Rumpfform?!

Das liegt daran, dass Flugzeugflügel, sollen sie leistungsstark und effizient sein, weder besonders tief, noch besonders dick sind. Für ein modernes Segelflugzeug mit 15m Spannweite kann man als Daumenregel sagen: In der Mitte 70-80cm tief, 10-12cm dick. Da passt kein Mensch rein. Und auch kein Fahrwerk. Und auch keine Instrumente. Etc.

Da die Flugeigenschaften eines Flugzeuges maßgeblich durch seine Flügel beeinflusst werden, haben wir auch bei der Entwicklung der AK-X den Fokus zunächst auf diese gelegt. Der Bau der Rumpfform geschah dann dieses Jahr auch eher im Stillen nebenher – immer wenn mal etwas Zeit über war. Nun ist sie jedoch fertig und damit fängt an sichtbar zu werden, was schon lange geplant wird und für den Piloten der AK-X irgendwann ein vertrauter Anblick sein wird: Sein Cockpit!

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Arbeit und Belohnung

Nachdem wir vor kurzem vom Bau der ersten fliegenden Kleinteile berichten konnten, sind wir nun wieder einen Schritt weiter. Der Bau des ersten großen fliegende Teils wurde begonnen: Diese Woche konnten wir das Außenlaminat des rechten Flügels fertigstellen. Die Vorgehensweise glich dabei dem Bau des Bruchflügels im Frühjahr diesen Jahres. Wir freuen uns, dass wir in der Lage sind, unser Projekt nach dem erfolgreichen Bruchversuch unvermindert fortzusetzen.

Bestärkt werden wir in unserem Vorhaben auch durch die Anerkennung unserer Arbeit von externer Seite. An dieser Stelle wollen wir uns bei der Traditionsgemeinschaft „Alte Adler e.V.“ bedanken, die unseren Projektfortschritt mit ihrem Förderpreis 2016 ausgezeichnet hat. Die Preisverleihung fand beim diesjährigen Segelflugsymposium am 17-18.11.2016 auf der Wasserkuppe statt.

 

AK-X

Die ersten fliegenden Bauteile

Die Tage werden kürzer, die Flugsaison ist beendet, was bleibt jetzt noch übrig? Richtig – ein Flugzeug bauen! Die Arbeiten an der AK-X laufen auf Hochtouren. Wir haben mehrere Iterationen der Sitzschale gebaut und getestet, Formen für den Rumpf gebaut und sogar die ersten Teile, die einmal im fertigen Prototypen stecken werden, sind fertig. Dazu waren letzte Woche zwei unserer Mitglieder bei Wings&More in der Nähe von Stuttgart, um von der jahrelangen Expertise im Infiltrationsverfahren von Faserverbundwerkstoffen des Unternehmens zu lernen. Im klassischen und von uns meistens verwendeten Verfahren werden die Lagen Kohlenstofffaser beim Legen von Hand mit Epoxidharz getränkt. Dies führt unweigerlich dazu, dass überschüssiges Harz im Laminat vorhanden ist. Bei dem Verfahren, das wir nun mit der Unterstützung von Wings&More durchgeführt haben, werden die Kohlenstofffasergewebe trocken in die Form gelegt. Anschließend wird das Harz durch Absaugen der Luft in die Faserhalbzeuge gesaugt. Gerade so viel wie nötig und nicht mehr.
Das Verhältnis von Faservolumen zu Gesamtvolumen des Bauteils heißt Faservolumengehalt und kann mit diesem Verfahren deutlich gesteigert werden, was zu geringerem Gewicht und Bauteilstärke bei gleichbleibender Festigkeit führt. Die Woche bei Wings&More war sehr erfolgreich und es konnten gleich mehrere wichtige Bauteile für die Flügel fertiggestellt werden. An dieser Stelle wollen wir uns recht herzlich bei Wings&More für die freundliche Unterstützung bedanken.

Ein kleiner Schritt ist geschafft, doch es liegen noch sehr viele vor uns. Die nächsten großen Etappen sind der Bau eines Rumpf Mock-Ups um die Dimensionen und Bauräume zu überprüfen und zu verteilen und der Bau der Flügel. Das Team ist hoch motiviert und wir erhoffen uns große Fortschritte über den Winter und werden natürlich weiterhin regelmäßig über unsere Aktivitäten berichten.

AK-X

Meilenstein Bruchversuch

Wie bereits verkündet fand am 23.08.2016 der Bruchversuch der rechten Tragfläche der AK-X statt. Nach genauer Untersuchung der aufgezeichneten Daten können wir bestätigen, dass die Sturktur des Flügels bei einer Belastung von 2,02 Tonnen nachgegeben hat, was einer Sicherheit von j=2,8 entspricht. Somit ist das Ziel von j=1,725 zur Nachweißführung weit übertroffen. Der Bruch setzte an einer der Stellen ein, die wir durch Berechnungen als wahrscheinlich vorhergesagt hatten: aufgrund großer Torsion löste sich die Verklebung des C-Stegs an der Endleiste des Flügels ausgehend von einem Ausschnitt für die Ruderanlenkung. Der Fortschreitende Riss führte dazu, das die komplette Torsion schlagartig ausschließlich vom vorderen Teil des Flügels getragen wurde, was die Struktur sofort überlastete. Das ist deutlich im Zeitlupenvideo zu erkennen.

Die hohe Sicherheit des Flügels resultiert aus der für die Auslegung maßgebliche Steifigkeit. Durch die Eigenschaften des zurückgepfeilten Flügels muss dieser extrem steif sein um ein Flattern zu verhindern. Die Steifigkeit zeigt sich in Form der Durchbiegung der Flügelspitze von ca 450mm bei einer Last von j=1 (713kg). Diese Steifigkeit bedingt großteils die hohe Festigkeit, was wiederum in einer hohen Sicherheit resultiert.

 

Was bedeutet dieses Ergebnis nun für die Akaflieg und insbesondere für die AK-X? Das Bestehen des Bruchversuchs hat uns in unserem Vorhaben bestätigt den manntragenden Prototyp zu bauen. Dies geschieht natürlich nicht von heute auf morgen. Zwar wurde eine der größten Hürden bestritten, jedoch steht noch viel Detailarbeit in Sachen Konstruktion und Auslegung an und dann natürlich der Bau selber. Wir wollen mit viel Elan das Projekt vorantreiben um die Fertigstellung des Prototyps in nicht allzuferner Zeit zu erleben. Dazu haben wir uns folgende Ziele für das nächste halbe Jahr gesetzt:

  • Beginn des Baus der fliegenden Tragflächen
  • Fertigstellung aller Formen für Einbauteile des Rumpfs
  • Fertigstellung eines Rumpfmockups
  • Fertigung(-stests) der Einbauteile für Flügel und Rumpf
  • Präsentation auf der AERO Friedrichshafen 2017

 

Dieser ehrgeizige Zeitplan ist eine Herausforderung, stellt aber gleichzeitig eine Chance für uns dar. Die Chance, einen modernen und konkurrenzfähigen Nurflügel in der FAI 15m Klasse zu bauen.

Dies wäre nicht ohne Sponsoren möglich! Deshalb bedanken wir uns an dieser Stelle nochmal bei allen Sponsoren der AK-X und der Akaflieg. Vielen Dank für das Vertrauen, die Kooperation, den Input, die Möglichkeiten und alles, was wir in der vergangenen Zeit erhalten haben! Wir hoffen auf eine weitere und gute Zusammenarbeit!

 

AK-X

Bruchversuch erfolgreich

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.