Canard "White Wings" Ultralight Vehicle USA - Stalder Hans ...
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Canard „White Wings“ Ultralight Vehicle USA
von Hans Ulrich Stalder, 2013.
Projekt sistiert zu Gunsten:
www.quantophon.com/$Canard-Eigenbau-White-Wings-IV.pdf
Die „White Wings“ ist eine drei Punkt gesteuerte Ultra Leichte Ente (Starrflügler)
nach (fast) amerikanischer Definition. Die Grundkonstruktion besteht aus
zusammengesteckten Aluminium-Profilen (Gestell-Bausystem aus dem Bauhaus).
Entworfen wurde dieses kostengünstige Flugzeug für den Heimwerker mit
Fliegerambitionen. Bis auf wenige Bestandteile können die dazu benötigten
Bestandteile vom Baumarkt, Gartencenter oder im Eisenwaren-Geschäft um die Ecke
bezogen werden. Da nur „weiche“ Materialien verwendet werden, wie Aluminium,
Holz, Plastik, usw. ist keine Eisenwerkstatt notwendig. Es ist ausnahmslos alles
verschraubt.
Der Fokus der „White Wings“ wurde auf wenig Gewicht, wenig Aufwand und wenig
Kosten gelegt. Die Anschaffungskosten der dazu benötigten Materialien belaufen sich
gerade einmal auf 10'000 Euro (davon sind 6000 Euro für den Antrieb eingerechnet).
Dieses Flugzeug ist rein theoretischer Natur. Ein Bauen nach dieser Vorlage wird
zum jetzigen Entwicklungsstand nicht empfohlen. Es ist nicht bestätigt, dass
dieses Flugzug weder fliegt noch den Sicherheitsnormen entspricht. Konstruktive
Hinweise werden aber gerne entgegengenommen.
Hans Ulrich Stalder ©
Inhaltsverzeichnis
Haftungsausschluss / Disclaimer......................................................................................................3
Hyperlinks.........................................................................................................................................3
Urheberrecht / Copyright..................................................................................................................3
Geschäft-Modell...............................................................................................................................3
Ultra Leichte (UL) Flugzeuge in der Schweiz und in den USA.......................................................3
1. Die „White Wings“ in Übersicht............................................................................................................4
2. Technische Daten...................................................................................................................................5
Allgemeine Daten..................................................................................................................................5
Sicherheitssysteme............................................................................................................................6
Zusammenfassung Gewicht und Preis ..................................................................................................6
Antriebssystem mit Verbrennungsmotor ..............................................................................................7
„White Wings“ Draufsicht und Vermassung.........................................................................................8
ENTEX Canard Berechnungsprogramm...............................................................................................9
Eingabewerte und Ergebnisse mit Verbrennungs-Motor..................................................................9
3. Holm-Auslegung und Berechnungen...................................................................................................12
Canard-Flügel-Holm............................................................................................................................12
Haupt-Flügel Holm vorn.....................................................................................................................14
Haupt-Flügel Hilfsholm hinten............................................................................................................16
4. Konstruktionskonzept und Baubeschrieb.............................................................................................18
Vorgehen..............................................................................................................................................19
5. Flügel-Konstruktion ............................................................................................................................21
Die Flügel-Konstruktion der White Wings..........................................................................................22
NACA 2412....................................................................................................................................24
6. Ergänzende Informationen...................................................................................................................25
Steuerknüppel und -mechanik ............................................................................................................25
Feststelleinrichtung der Canard-Flügel ..............................................................................................25
Zughilfe am Canard-Flügel ................................................................................................................25
Symmetrisches Canard-Flügel Profil..................................................................................................25
Pendelleitwerke ..................................................................................................................................25
Teleskop Flügel-Holme.......................................................................................................................26
Seitenleitwerk- und Vorderrad-Steuerung ..........................................................................................26
Flügel Ummantlung mit Glas-Hohlfasergewebe.................................................................................26
Belastungs-Berechnung der vertikalen Ausleger-Vierkant-Rohre......................................................27
Seitenleitwerk......................................................................................................................................27
Landesystem hinten / Stossdämpfer-System.......................................................................................28
Steckverbindungen..............................................................................................................................29
7. Benötigtes Material..............................................................................................................................30
Materiallisten.......................................................................................................................................30
Anzeige- und Sicherheitssysteme...................................................................................................30
Antriebssystem ...............................................................................................................................30
Steuerung, Landesystem und Flügel (ohne Holme)........................................................................31
Steckverbindungen, Verstärkungen und Diverses..........................................................................32
Aluminiumteile, Zuschnitte und Holme.........................................................................................33
8. Links zu vorgängigen Canard Entwürfen ............................................................................................36
10.09.13 Seite 2 von 36
Hans Ulrich Stalder © Haftungsausschluss / Disclaimer Für fehlerhafte und korrekte Angaben und deren Folgen kann weder eine juristische Verantwortung noch irgendeine Haftung übernommen werden. Hyperlinks Ich distanziere mich hiermit ausdrücklich von allen Inhalten aller verlinkten Seiten und mache mir diese Inhalte nicht zu eigen. Diese Erklärung gilt für alle angezeigten externen Links und für alle Inhalte fremder Seiten, zu denen in diesem Dokument sichtbare Banner, Buttons und sonstige Verweise führen. Urheberrecht / Copyright Urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte vorbehalten. Diese Dokumentation darf kopiert und weitergeleitet werden solange keine kommerziellen Absichten dahinter stehen. Kopieren von Bildern und Text für gewerbliche Zwecke bedarf einer schriftlichen Genehmigung. Im Zusammenhang mit einem Canard-Flugzeug, wo ersichtlich ist, dass dessen Ursprung diesen hat, sind die vorliegenden Flugzeugbezeichnungen urheberrechtlich geschützt. Eine Benutzung derselben ist für Eigenbauer frei, andernfalls bedarf es einer schriftlichen Genehmigung. Bilder, Daten und Dokumente die in diesem Werk mit einer Quellenangabe versehen sind oder offensichtlich ist, dass diese Daten nicht der geistigen Schöpfung des Urhebers von diesem Werk entsprungen sind, sind ebenfalls ausgenommen. In den vorliegend aufgezählten Fällen gelten die Bestimmungen des Ursprungs. Geschäft-Modell Für dieses Projekt gibt es kein Geschäfts-Modell. Es wurde ausschliesslich für den Selbstbau privater Personen und Interessengemeinschaften ohne kommerzielle Absichten entwickelt. Ultra Leichte (UL) Flugzeuge in der Schweiz und in den USA Diese Kategorie gibt es in der Schweiz nicht. ... In den USA vermeidet die Federal Aviation Administration (FAA) in den Vorschriften strikt den Begriff „Ultraleichtflugzeug“ und schreibt konsequent „Ultralight Vehicle“, derweil es ausdrücklich keine Vorschriften für die Ausgestaltung dieser auf jeden Fall einsitzigen Geräte gibt, die ohne Pilotenschein geflogen werden dürfen. Sie können nicht schneller als 55 kt (102 km/h) fliegen, müssen bei 25 kt (46 km/h) noch flugfähig sein, dürfen nicht mehr als 5 Gallonen (18,9 l) Kraftstoff mitführen und ihr Leergewicht ist strikt auf 254 lbs (115 kg) zuzüglich Gesamtrettungssystem und Schwimmer begrenzt. Für diese Ultraleichtfluggeräte wird in den USA weder eine Flugausbildung noch eine gültige Fluglizenz oder ein Führerschein verlangt. Quelle (24.4.2013): http://de.wikipedia.org/wiki/Ultraleichtflugzeug 10.09.13 Seite 3 von 36
Hans Ulrich Stalder ©
1. Die „White Wings“ in Übersicht
Der „White Wings“ Rumpf besteht aus zusammengesteckten Vierkantrohren aus
Aluminium, die Holme aus handelsüblichen Alu-Rundrohren. Gestartet und gelandet
wird auf betonierter Piste oder ebenem harten Gelände. Das Antriebssystem besteht aus
einem Benzin-Motor und einem „Pusher Propeller“.
Durch verschieben vom Pilotensitz, inkl. Pilot, wird die errechnete Schwerpunkt-Lage
(SP) erreicht.
Die "White Wings" im Durchblick; gelb die Verbindungsstelle Ausleger / Rumpf .
Nach dem Auswägen vom Flugzeug mit Pilot wird durch verschieben vom Schalensitz
die korrekte SP-Lage eingenommen.
Symbolbild
10.09.13 Seite 4 von 36
Hans Ulrich Stalder ©
2. Technische Daten
Allgemeine Daten
Flugzeugname „White Wings“
Flugzeugtyp Starrflügler Ente
Flugzeug-Klasse Ultra Light (USA: Ultralight Vehicle)
Steuerung aerodynamisch
Antriebssystem Verbrennungs-Motor
Besatzung mit Sitz-Position auf 1800 mm 1, Pilot-Gewicht 75 kg
(eine grösser Abweichung vom Pilot-Gewicht erfordert eine Neuberechnung 1 )
MTOW 190 kg
Leermasse 115 kg
Kabine offene Auslegung
Bodensteuerung Schwenkrad vorn mit Seitensteuerung
gekoppelt
Rumpflänge 3,0 m
Gesamtlänge flugbereit 3,2 m
Sitzhöhe 0,8 m
Spannweite 6,0 m
Profil-Hauptflügel NACA2412
Haupt-Flügelfläche 6,1 m²
Hauptflügel mittlere Streckung 5,8
Geometrischer Neutralpunkt 27,4 cm
Leitwerksart Canard Pendelleitwerk
Profil Canard-Flügel NACA0012
Canard-Flügel Spannweite 3,3 m
Canard-Flügelfläche 1,5 m² (20-30% der Flügelfläche)
Canard-Flügel Streckung 7,3
Geometrischer Neutralpunkt Canard 12,5 cm
Querruderfläche 1,1 m²
Flächenbelastung 30 kg/m²
Stabilisierungs-Seitenruderfläche 2 x 0,15 m²
Seitenruderfläche beweglicher Teil 2 x 0,24 m²
Seitenruderfläche gesamt 0,9 m² (10-20% der Flügelfläche)
Druckschraube Propeller ∅ 1,2 m (max. 1,6 m)
Stand breite (Flügel demontiert) 2,06 m
Standhöhe flugbereit 1,6 m
1) Mit drei Personenwaagen kann der effektive Schwerpunkt (SP) durch Auswiegen vom Flugzeug,
inkl. Pilot, wie folgt berechnet werden: SP = Gewicht_hinten * Abstand_Messpunkte / Gesamtgewicht.
10.09.13 Seite 5 von 36
Hans Ulrich Stalder ©
Federung vorn nur Schlagabsorbierung
hinten Einzelradaufhängung
Bremssystem Trommelbremse vorn
Abhebegeschwindigkeit 50 km/h 2
Zulässige Höchstgeschwindigkeit 110 km/h (USA 102 km/h)
Reisegeschwindigkeit 90 km/h bei 20 kW (27 PS)
Bestes gleiten 80 km/h
Geringstes sinken 70 km/h
Abrissgeschwindigkeit (Stall) 40 km/h (Abhebegeschw. / 1,3)
Maximale Reichweite 300 km
Steigwinkel 4°
Startrollstrecke Betonpiste 90 m
Startrollstrecke über ein 50 ft Hindernis 250 m
Sicherheitssysteme
Rettungsfallschirm
Löschdecke
Schwimmer (Flügel mit Schaumstoffkern)
Zusammenfassung Gewicht und Preis
Gegenwärtig errechnete, provisorischen Daten in Übersicht:
Beschreibung Gew. in kg Total Euro
Anzeige- und Sicherheitssysteme 20 1400
Antriebssystem mit Propeller (gebraucht mit Einsparpotential) 20 6000
Steuerung, Landesystem und Flügel (mit Einsparpotential) 60 1600
Steckverbindungen, Verstärkungen und Diverses 5 300
Aluminiumteile, Zuschnitte und Holme (mit Einsparpotential) 50 1800
0 0
0 0
0 0
Total 155 11100
2 Ab hier sind alles nur Schätzungen.
10.09.13 Seite 6 von 36
Hans Ulrich Stalder © Antriebssystem mit Verbrennungsmotor Falls MTOW das Gewicht von 200 kg übersteigt, muss ein Antriebssystem von über 30 KW (40 PS) eingesetzt werden. Der Propeller-Durchmesser darf nicht grösser als 1,5 Meter sein. http://www.ciscomotors.com Propeller diameter: 1220 mm Tank: 12 Liter C-Max Engine Modello "S" Tecnical Data: ENGINE : Two - Stroke Single Cilinder CYLINDER : Aluminium with nichel treated barrel w/6 scavenge ports BORE x STROKE : 51 X 47 mm DISPLACEMENT : 175cc COMPRESSION RATIO : 12:1 INTAKE : By 6 blade reed valve in crankcase CARBURETTOR : Walbro WB series MAXIM POWER : 20 KW / 8000 rpm (27 PS) MAX TORQUE : 22 Nm / 7700 rpm MAX ROTATION 8100 giri IGNITION : Electronic inductive STARTER: Maual TRASMISSION : Belt 508 PV-14G REDUCTION : Pulley 1/2,6 (Optional 1/2,8 1/3) SUPPORT ENGINE : 4 Silent-Block radial FUEL : Unleaded NC 623-02 R.O.N. 95 addition 3% oil syntetich WEIGHT: Engine complete 14.2 KG WEIGHT: Engine complete of Balance shaft 14.6 KG 10.09.13 Seite 7 von 36
Hans Ulrich Stalder ©
„White Wings“ Draufsicht und Vermassung
Vermassung und Position der Holme
10.09.13 Seite 8 von 36
Hans Ulrich Stalder © ENTEX Canard Berechnungsprogramm Excel-Programm zur Berechnung von Entenflugzeugen im Modellmassstab - nicht kommerzielle Verwendung (www.modell-aviator.de). Eingabewerte und Ergebnisse mit Verbrennungs-Motor 10.09.13 Seite 9 von 36
Hans Ulrich Stalder © 10.09.13 Seite 10 von 36
Hans Ulrich Stalder © 10.09.13 Seite 11 von 36
Hans Ulrich Stalder ©
3. Holm-Auslegung und Berechnungen
Canard-Flügel-Holm
10.09.13 Seite 12 von 36Hans Ulrich Stalder © 10.09.13 Seite 13 von 36
Hans Ulrich Stalder © Haupt-Flügel Holm vorn 10.09.13 Seite 14 von 36
Hans Ulrich Stalder © 10.09.13 Seite 15 von 36
Hans Ulrich Stalder © Haupt-Flügel Hilfsholm hinten 10.09.13 Seite 16 von 36
Hans Ulrich Stalder © 10.09.13 Seite 17 von 36
Hans Ulrich Stalder ©
4. Konstruktionskonzept und Baubeschrieb
Wie eingangs bereits erwähnt, besteht die Grundkonstruktion aus zusammengesteckten
Aluminium Vierkantrohr-Profilen 3, nämlich aus einem Gestell-Selbstbausystem mit
Steckverbinder, im vorliegenden Fall aus dem Bauhaus. Mit diesem System wird die
Grund-Konstruktion und die Symmetrie sicher gestellt.
Das Flugzeug besteht aus sieben Konstruktionsgruppen. Das sind:
• der Rumpf, die Kraftzelle bei der alle Kräfte zusammenkommen, besteht aus der
Hauptflügelhalterung, dem Antriebssystem, der Landesystem-Verbindung, der
Ausleger-Verbindungseinrichtung sowie dem Überrollbügel mit dem Not-
Fallschirmsystem;
• der nach vorne gerichtet Ausleger mit dem Pilotensitz, dem Vorderrad und der
Konstruktion für die Canard-Flügel Aufnahme;
• das Landesystem mit dem externen Aluminium Hilfsholm (ext. Alurohr) und den
Federbeinen mit dem Fahrwerk daran;
• den Hauptflügelteilen, insgesamt vier Stück;
• den zwei Canard-Flügel;
• den zwei Seitenruder;
• den zwei Querruder.
Das Konstruktionsziel ist, dass kein Teil die Ausdehnung von 200 x 120 x 40 Zentimeter
übersteigt. Natürlich können letztlich alle verschraubten Teile separiert werden wenn
dafür eine Notwendigkeit besteht.
Alle Rohrprofil-Steckverbindungen werden zusätzlich mit Dreiecks-Aluminium-Platten
verstärkt (gem. Plan-Nr. 1 – nachfolgend als Dreiecks-Platten bezeichnet).
3 Wenn nicht speziell vermerkt werden mit nachfolgend bezeichneten Rohrprofilen Aluminium Vierkant-Rohrprofile
gemeint.
10.09.13 Seite 18 von 36Hans Ulrich Stalder © Vorgehen Beim Zusammenbau der Rumpfteile ist darauf zu achten, dass sich die Steckverbinder problemlos in die Vierkantrohre einführen lassen. Speziell beim Übergang vom Ausleger zum hinteren Rumpfteil muss sich die Steckverbindung ohne grossen Kraftaufwand wieder lösen lassen (dies ist die Trennstelle zwischen Ausleger und Rumpf). Bis auf die Stossstelle Ausleger /Rumpf werden unmittelbar nach dem zusammen stecken der Rohrprofile die erwähnten Dreiecks-Platten montiert. Wegen den diversen (wohl unvermeidbaren) Ungenauigkeiten am ganzen System muss jede Dreiecks-Platte positionsgebunden eingepasst werden (dafür können die Löcher an den Vierkantrohren mit der Handbohrmaschine gebohrt werden). Die Verschraubung der Dreiecks-Platten erfolgt zuerst immer vertikal bei den schwarz markierten Stellen von Plan 1. An den blau markierten Stellen wird verschraubt, wenn an einer Steckverbindung eine zweite horizontal liegende Dreiecks-Platte montiert wird und eine Schraubenkollision vorliegt. Die Verschraubung erfolgt mit Schlossschrauben. Am Rumpf ist der Gewindeteil immer nach innen oder unten zu richten. Bis zur Montage vom Antriebssystem werden normale Muttern genommen. Vor dem ersten Testlauf müssen alle normalen Muttern durch Stopp-Muttern ersetzt werden (einmal gelöste Stopp-Muttern dürfen nicht wieder benutzt werden). Spezielle Aufmerksamkeit ist der Stossstelle vom Ausleger zum Rumpf sowie dem Ausleger selbst zu schenken. In den Ausleger (ein normales Gestell-Vierkantrohr) wird daher zusätzlich ein Rundrohr geschoben. Die horizontal wie vertikal wirkenden grossen Hebelarm-Kräfte auf die Verbindungsstelle werden wie nachfolgend beschrieben aufgefangen (siehe nachfolgende Illustration der Stossstelle). Wie überall in der Konstruktion werden wiederum Dreiecks-Platten eingesetzt. Bei der Stossstelle aber beidseitig doppelt. Mit einem starken L-Aluminium Profil (das den Rumpf und den Ausleger verbindet und mit dem Rumpf unlösbar verschraubt ist) werden die seitlichen Kräfte (das Schwenken) aufgefangen. Zusätzlich werden die vertikalen Kräfte bei der Stossstelle durch Drahtseile mit einer Vorspannung von 20 kg aufgefangen. Der Überrollbügel wird mit Schwerlastträger (Konsolen gemäss Bild 1) aus Eisen mit den nach hinten führenden Rohrprofilen verschraubt. 10.09.13 Seite 19 von 36
Hans Ulrich Stalder © Dort wo am Überrollbügel auch Verstärkungen quer zur Flugrichtung notwendig sind, werden normale Eisenwinkel (Bild 2) eingesetzt, respektive an die aufsteigenden Rohrprofile geschraubt. 10.09.13 Seite 20 von 36
Hans Ulrich Stalder ©
5. Flügel-Konstruktion
Die Flügelteile sind mit den Holmen (Alu-Rundrohre) verbunden. Die aus den Rumpf
seitigen Flügelteilen ragenden Holme führen einerseits bis zur Rumpf-Mitte und stecken
dort in einem kurzen Rohrstück. Die Alu-Rundrohre (Holme) werden mit Bolzen oder
starken Schrauben verbunden. Beim äusseren Flügelteil stehen die Holme auf der
Flügelinnenseite vor. Die herausragende Holm-Stutzen vom Aussen-Flügelteil werden in
die Alu-Rohre vom Innen-Flügelteil geschoben.
Zusätzlich haben die dem Rumpf zugewandten Flügelteile hervorstehende Rund-
Harthölzer (Zapfen). Rumpf seitig werden diese in die Alu-Platte (Plan 4) gesteckt.
Die Herstellung der Flügel basieren Ansatzweise wie mit folgendem Link beschrieben,
aber die Herstellung wurde wesentlich vereinfacht. Die grösste Abweichung ist der
vereinfachte Herstellungsprozess mit dem Schaumstoffkern und die fehlende
Aluminium-Haut.
Für den Schaumstoffkern werden PU-Bauschaumstoffe genommen. Im vorliegenden
Fall dahingehend ausgeschäumt, dass etwas durch das Kunststoff-Gitter quillt und
nachträglich bis auf das Gitter zurück in die Flügelform geschliffen wird. Die Faser-
Matten werden nach dem Aufziehen zuerst nur fixiert (siehe nachfolgendes Bild).
Danach wird der Flügel mit der Nase nach oben aufgehängt und mit dem Kleber, resp.
Epoxid-Harz bis zur Sättigung bestrichen. Dies ist die fast vollendete Aussenhülle vom
Flügel, die allerdings noch mit Porenfüller gespachtelt, geschliffen und eingefärbt
werden muss. Die einzelnen Arbeitsschritte werden im nachfolgendem Kapitel
beschrieben.
Die Flügelkonstruktion mit Aluminium-Ummantlung stellte sich als zu aufwendig und
zu schwere Konstruktion für diesen Flugzeugtyp heraus. Sie kann, falls trotzdem
Interesse besteht, mit folgendem Link eingesehen werden:
http://www.quantophon.com/$Canard-Eigenbau-Fluegelkonstruktion.pdf .
10.09.13 Seite 21 von 36Hans Ulrich Stalder ©
Die Flügel-Konstruktion der White Wings
Die Herstellung der Haupt-Flügel (erwähnte Produkte sind in den Artikellisten
ersichtlich):
1. Herstellung der Rippen mit 3 mm starken formgebendem Sperrholz - bis auf die
Endrippe werden diese mit Löcher versehen, resp. Gebohrt: a) zur
Gewichtsreduktion, b) für die Aluminium-Rohre (Holme), c) für die
Kunststoffrohre der Drahtseildurchführungen und d) ggf. elektrischen Leitungen;
2. Zusätzlich sind am Rippenrand Kerben für abstandhaltende und verstärkende
Aluminium U-Profile einzusägen (sie nachfolgenden Text);
3. Die Endrippen sind im hinteren Teil etwas länger und breiter als die Innenrippen
(dienen als Winglets, Flügel- und Querruderschutz);
4. Die Rippen werden auf die Alu-Rohre (Holme) aufgezogen und fixiert: a) an
vorbereiteten Hartholz-Rundhölzer die quer durch die Holme gestossen werden
und beidseitig etwas vorstehen und b) an den U-Aluprofilen die quer über die
Rippen laufen;
5. Die Drahtseil Umlenkräder werden mit Rohrklemmen an die Holme geschraubt
(siehe nachfolgendes Bilder);
6. Die Rippenausrichtung und deren Abstand wird mit den erwähnten U-Aluprofilen,
die aussen in die Rippen gesteckt werden, gehalten;
7. Für die Steuer-Drahtseile werden starre 22 mm Elektrorohre in den Flügel gelegt
und fixiert (zum bestimmen der Positionen muss der Flügel am Rumpf befestigt
sein);
8. Die Flügel-Nase wird mit gelochten sehr leichtem Aluminium-Blech eingefasst;
9. über die nun bestehende Rippenkonstruktion und die Flügelnase wird das
Plastikgitter aufgezogen;
10. Das Plastikgitter wird zuerst mit kleinen Agraffen-Nägel auf die Rippen genagelt
und zusätzlich in kleinen Abständen mit Packschnur an die Aluminium U-Profile
gebunden (auf der Flügel Innenseite zu verknoten).
11. An den Flügelteil-Stossstellen muss sichergestellt werden, dass von unten Zugriff
auf die Seil-Umlenkräder besteht und die Holm-Verbindungsschraube eingeführt
werden kann (mit PP-Folie und Zeitungspapier ist ein Hohlraum vorzusehen);
12. Die ganze Konstruktion wird mit PU-Schaum ausgeschäumt (ein wenig
überflüssiger Schaum soll durch das Plastikgitter hervortreten);
13. Das umgehende Abtragen vom austretenden Schaum wird mit einem langen
geraden Brett vorgenommen, damit können allfällige Ausbeulungen im
Plastikgitter erkannt und nieder gedrückt werden (zwei Personen sind dazu
notwendig);
14. Nach dem Aushärten vom Schaum wird dieser bis auf das Plastikgitter herunter
geschliffen;
10.09.13 Seite 22 von 36Hans Ulrich Stalder ©
15.Da sich der PU-Schaum nicht mit Epoxid-Harz bindet, wird die erste Lage, eine
leichtes Glas-Hohlfasergewebe und der Schaumstoffkern mit einem PU-Kleber,
hier Technicoll 8044 und Härterzusatz Technicoll 8355, bestrichen und nach zirka
fünf Minuten passgenau bei 45° Verdrehung verklebt;
16. Danach wird das zweite, schwerere Glas-Hohlfasergewebe aufgezogen und
wieder zuerst nur punktuell ohne Verdrehung mit Epoxid-Harz an der ersten Lage
fixiert;
17. Die ganze Konstruktion wird in einem gut geheizten Raum (ggf. einem kleinen
Tomaten-Plastikgewächshaus) senkrecht aufgehängt (Nase oben) und der Raum
auf Minimum 25 Grad Celsius aufgeheizt;
18. Mit einem Pinsel wird das Glas-Hohlfasergewebe mit Epoxid-Harz gesättigt;
19. Nach dem vollständigen Aushärten vom Epoxid-Harz (dauert zirka drei Tage bei
Raumtemperatur) wird die Flügeloberfläche wie auch die Ränder in Form
geschliffen;
20. Nun wird mit Poren-Schliesser alles gespachtelt und geschliffen.
21. Am unteren Flügelteil werden die Bereiche zu den Hohlräumen im Flügel den
Rippen entlang ausgeschnitten (die U-Aluprofile durchsägt) - das ausgeschnittene
Teil wird später als Deckel verwendet;
22. In das U vom U-Aluprofil wird am Flügelteil ein Alu-Rundprofil gesteckt das
von Rippe zu Rippe reicht - daran kann der Deckel eingehängt und fixiert werden;
23. Der ganze Flügel wird mit schlagfester Hochglanz-Farbe weiss eingefärbt.
Die Herstellung der Canard-Flügel erfolgt analog.
Seitenrolle mit
Rohrklemmen D60-D70 für das Rumpfrohr Gleitlager / 40 mm
10.09.13 Seite 23 von 36Hans Ulrich Stalder © NACA 2412 Beim Hauptflügel kommen die schräg verlaufenden Seilzug-Löcher hinzu, respektive die der Elektro-Rohre mit den darin verlaufenden Seilen. 10.09.13 Seite 24 von 36
Hans Ulrich Stalder ©
6. Ergänzende Informationen
Steuerknüppel und -mechanik
Das Konzept liegt vor, ist aber noch nicht bebildert. Der Drehpunkt vom Steuerknüppel
ist knapp unterhalb der Auslegerstangen. Der Steuerknüppel selbst ist drehbar mit einer
Schraube an einem drehbaren Alu-Rohr befestigt, welches quer unterhalb der
Auslegerstangen verläuft. Seitlich wird dieses Alu-Rohr in Alu-Flachprofilen drehbar
gelagert. Die Verbindung Steuerknüppel-Flügelachse (Canard-Flügel-Holm) wird mit
einem Alu-Rohr realisiert. Dieses führt vom nach unten verlängerten Steuerknüppel bis
zur Flügelachse, respektive dem nach unten gerichteten Holm-Dorn. Die Seile der
Querruder-Steuerung führen von oberhalb vom Steuerknüppel-Drehpunkt seitlich weg
auf die Umlenkräder am Auslegergestänge. Der (Feststell-) Bremshebel für die
Vorderradbremse ist unterhalb vom Griff montiert.
Feststelleinrichtung der Canard-Flügel
Eine Feststelleinrichtung vom Canard-Flügel bezüglich Flügelanstellwinkel ist
vorgesehen (wird durch ziehen und stossen am Steuerhorn automatisch gelöst). Diese
Einrichtung kann gegebenenfalls nach erfolgten Trimm-Vorkehrungen wieder entfernt
werden, sofern der Canard-Flügel nicht zum flattern neigt.
Zughilfe am Canard-Flügel
Eine Zugfeder unterstützt den Piloten beim Höhensteuer ziehen oder stossen. Dazu wird
mit einem Kipphebel die Zugrichtung an der Verbindungsstange, Steuerknüppel /
Canard-Flügel, festgelegt. Diese Einrichtung kann gegebenenfalls nach erfolgreichen
Trimm-Vorkehrungen wieder entfernt werden.
Symmetrisches Canard-Flügel Profil
Begründung für das symmetrische Flügelprofil vorn: Mit einem symmetrischen Profil ist
die Achslage einfacher zu ermitteln. Zudem ist es fraglich ob ein S-Schlagprofil mit so
wenig Tiefe genug Auftriebsausgleich bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten und
Anstellwinkel erreicht. Da würde meines Erachtens selbst eine Trimm-Einrichtung nicht
helfen, die dann bei jeder Geschwindigkeitsänderung justiert werden müsste.
Pendelleitwerke
Für alle Arten von Pendelleitwerken gilt, dass die Drehachse bei ein Drittel der
Flügeltiefe liegen muss.
10.09.13 Seite 25 von 36Hans Ulrich Stalder © Teleskop Flügel-Holme Die Flügel-Holme bestehen ausnahmslos aus zusammengesteckten Alu-Rundrohren. Es wurde angestrebt, dass die Rohre ein bis zwei Millimeter Luft zueinander haben. Wenn die Rohre unter Berücksichtigung vom erforderlichen Durchmesser und der Wand-dicke nicht erhältlich sind und daraus grössere Abstände von Rohr zu Rohr resultieren, muss das innere Rohr mit Selbstklebe-Alu-Band umwickelt werden. Es darf kein spürbarer Rohr-Abstand vorliegen. Seitenleitwerk- und Vorderrad-Steuerung Das Konzept liegt vor, ist aber noch nicht beschrieben. Flügel Ummantlung mit Glas-Hohlfasergewebe Die folgenden Informationen wurden vom Lieferant übernommen. Hohlglasfasern: Im Vergleich zu „kompaktem" E-Glas oder S-2-Glas weist H-Glas eine niedrigere Dichte auf. Dadurch verringert sich das Gesamtgewicht der gehärteten Schichtstoffe um bis zu 40 %! Darüber hinaus ist H-Glas, verglichen mit „kompakten" E-Glas-Fasern, elastischer und weist eine höhere Druckfestigkeit sowie eine höhere spezifische Festigkeit auf. Für ein normales Laminat rechnet man für den Ansatz ca. das gleiche Harzgewicht wie Gewebegewicht. Für diese Art der Beschichtung muss etwas mehr gerechnet werden, damit sicher kein erneuter Ansatz während der Beschichtung gemacht werden muss. 10.09.13 Seite 26 von 36
Hans Ulrich Stalder ©
Belastungs-Berechnung der vertikalen Ausleger-Vierkant-Rohre
Seitenleitwerk
Das Seitenleitwerk ist fest mit seiner Achse verbunden. Es wird über Seilzüge
geschwenkt. Die Seitenleitwerks-Achse ist ein Alu-Rundprofil und wird von oben durch
den Flügel gesteckt und endet auf der oberen Seite vom externen Hilfsholm. Die obere
Führung ist eine etwas zu gross dimensionierte Rohr-schelle die über eine 10 Zentimeter
lange Gewindestange (M10) mit einer zweiten Rohr-schelle am integrierten Hilfs-Holm
verbunden ist. Die Rohr-schellen selbst sind zwar nicht für hohe Züge konstruiert, die
Hauptlast aber tragen die Steuerseile. Daher sind keine weiteren Massnahmen
notwendig.
Die Ruderachse wird drehbar am externen Hilfsholm befestigt.
Rohr-schelle
10.09.13 Seite 27 von 36Hans Ulrich Stalder ©
Landesystem hinten / Stossdämpfer-System
Rohrklemme C51 / M8
Mit Rohrklemmen werden die Scharnier-Gehänge an den Holmen, respektive an dem
externen Hilfsholm befestigt. Um ein seitliches Abkippen und verdrehen der Radgabel
zu verhindern, wird im oberen Teil eine Aluplatte angebracht.
10.09.13 Seite 28 von 36Hans Ulrich Stalder ©
Steckverbindungen
Symbolbild für alle Steckverbindungen:
Linker Schenkel: Original; rechter Schenkel: abgetragen.
Die Steckverbindungen lassen ich nur schwer in die Rechteck-Aluminium-Profile
einstecken. Daher wurden alle Schenkel etwas verjüngt, zuerst mit der
Bandschleifmaschine und am Ansatz mit dem Steckbeutel.
10.09.13 Seite 29 von 36Hans Ulrich Stalder ©
7. Benötigtes Material
Materiallisten
Die Preise sind Wechselkurs abhängig und nicht zwingend beim selben Lieferant und
Hersteller gefunden worden. Dort wo kein Einzel-Preis eingetragen ist liegt nur eine
Schätzung vor. Die meisten Artikel sind weltweit zu finden. Bei den aufgeführten
Lieferanten handelt es sich um die hiermit berücksichtigten Geschäfte. Gewichte und
Preise können von den Angaben abweichen, daher alles ohne Gewähr.
Anzeige- und Sicherheitssysteme
Menge Beschreibung Lieferant / Hersteller Gew. Einzel- Total
in kg Preis Euro
1 Stk Sicherheitsgurte www.friebe.aero 1 200 200
1 Stk. Pilotensitz (Schalensitz von eBay) 4 180
1 Stk. Fallschirm Galaxy Rescue System 13 800 800
(GRS5/450) „Soft B-B2“ R
1 Stk Staudruck-Fahrtmesser Falcon Gauge ASI 1 170 170
(D:80 mm)
1 Stk. Querneigungsmesser Winter oder www.winter- 1 50 50
kombiniert mit Kompass und Fluglage- instruments.de
Anzeige 250 EU www.flugversand.de
0 0
Total Teilkonstruktion 20 1400
Antriebssystem
Menge Beschreibung Lieferant / Hersteller Gew. Einzel- Total
in kg Preis Euro
1 Stk. Motor und Druckschraube 20 6000
Total Teilkonstruktion 20 6000
10.09.13 Seite 30 von 36Hans Ulrich Stalder ©
Steuerung, Landesystem und Flügel (ohne Holme)
Menge Beschreibung Lieferant / Hersteller Gew. Einzel- Total
kg Preis Euro
1 Stk. Vorderrad mit Bremssystem www.cadkat.com 2 90 90
2 Stk. Klemmhalter für Rohrdeichsel 60-70mm / www.wiedemann- 0 5 10
Rohradapter für Seilumlenkrollen Rumpf fahrzeugtechnik.de
2 Stk. Hinterräder und Halterung 2 30 60
2 Stk. Druckfedern Harley Davidson Touring Ebay-Schnäppchen für 1 20 40
L:480, A:32 I:22, D:5, Wdg:40 progr. 5- Hinterrad-Federung
10mm, kN: 0,68 1/2-weg, kg 0,5
2 Stk. Gewindestangen 700 mm M8 Baubedarf 1 10 20
8 Stk. Rohrklemmen C51 / M8 (Eksosklammer) Baubedarf 0.3 4 32
2 Stk. Klemmhalter für Rohrdeichsel 60-70 mm www.wiedemann- 0.2 5 10
fahrzeugtechnik.de
10 Stk. Seitenrollen 40 mm Baubedarf 0.2 4 40
2 Stk. M14 Sechskantschrauben mit Schaft, Baubedarf 0.3 10 20
Muttern 0,8d und 0,5d, U-Scheiben und
Sicherungsmuttern (Radachsen hinten)
2 Stk. Alu Flachprofil T66 180x120x5; 1,6 kg/m 0.5 31 11
x Fl. PU-Schaum Handwerker-Zentrum 4 100
4 Stk. Scharnier Kreuzgehänge verzinkt Achse 7 Baubedarf (Gewicht bei 0.8 4 16
mm (Radgabelhalterung hinten) gekürzten Schenkel)
4 Stk. Scharnier Kreuzgehänge verzinkt Achse 5 Baubedarf 0.5 3 12
mm (Radfederunhalterung hinten)
4 Stk. Vierkantrohr, R=2.0; T66 800x30x30x2.0 www.metall-laden.ch 3 20 55
2 Stk. Alurohr GZ-GP; 500x44x2.0; 0.73 kg/m www.metall-laden.ch 1.5 22 22
2 Stk. Alurohr GP 500x38x2.0; 0.6 kg/m www.metall-laden.ch 1.2 17 17
1 Rolle Steuerseil LN 9374 / ISO 2020 2,4 mm, www.siebert.aero 2 100
50 m, l lm / Bestell Nr. 45150
1 kg Schlossschrauben M6 x 50 mm www.metall-laden.ch 2 70
Einheit Laminat-Harz Hauptflügel 10 lt, Topf-Zeit www.swisscomposite.ch 5 60 120
2x17 lt 90 Min.; zwingend wässerig dünnflüssig!
(pro m2 werden 1,2 Liter Harz benötigt) Verarbeitung bei >24°C
15 lm 190.0508 Glas-Hohlfasergewebe 160g/m² www.swisscomposite.ch 3 8 120
Atlas 92cm Lfm (inkl. Canard)
15 lm 190.0708 Glas-Hohlfasergewebe 216g/m² www.swisscomposite.ch 4 8 120
Atlas 92cm Lfm (inkl. Canard)
x Spachtel, Grundierfarbe, etc. www.swisscomposite.ch 0.5 89
8 Stk. Flügelteile (Canard, Haupt, Querruder und 25 426
Seitenruder - ohne Holme)
Total Teilkonstruktion 60 1600
10.09.13 Seite 31 von 36Hans Ulrich Stalder ©
Steckverbindungen, Verstärkungen und Diverses
Bauhaus, Schlieren / Internet: www.bauhaus.ch
Menge Steckverbinder-Beschreibung Gew. Einzel- Total
für Alu-Vierkantrohre 30x30x2mm in kg Preis Euro
4 Stk. Steckverbinder Winkel mit Abgang für Vierkantrohr 4 16
6 Stk. Steckverbinder Rechter Winkel für Vierkantrohr 3 18
8 Stk. Steckverbinder T-Stück mit Abgang für Vierkantrohr 5 40
Zwingend alle Steckverbinder ohne Eisenverstärkung (wegen der Dreiecks-Platten-Montage)!
18 Stk. Steckverbinder eingebaut (Zusammenfassung Gewicht) 1 74
Handwerkerzentrum, Würenlos / Internet:
Menge Beschreibung Gew. Einzel- Total
in kg Preis Euro
4 Stk. Schwerlastkonsole Stahl mit Stütze verzinkt 300x210 mm 0.4 80
Tragkraft 280 kg
8 Stk. Stahlwinkel 25x80x5 0.8 60
2 Stk. Rohr-schellen mit Gewindeanschluss M10; 1 1/2 Zoll (38.1 mm), 0.4 18
mit Gummi-Manschette für ein 36 mm Rohr
(Seitenruderhalterung am Holm)
2 Stk. Rohr-schellen mit Gewindeanschluss M10; 1 Zoll (25.4 mm), 0.4 16
ohne Gummi-Manschette für ein drehbares 25 mm Rohr
(Seitenruderhalterung an der Ruder-Halterung)
1 Rolle Selbstklebendes Alu-Band 10 m x 50 mm breit, z.B. Tesa 0.2 26 26
Aluminium-Tape 56223-0 (Handwerker-Zentrum)
Total 2.2 200
Bild 2 -
Stahlwinkel
10.09.13
Bild 1 - Schwerlastkonsole Stahl mit Stütze Seite 32 von 36
verzinktHans Ulrich Stalder ©
Aluminiumteile, Zuschnitte und Holme
Internet: www.metall-laden.ch / www.haeuselmann.de / Kleinere Abschnitte werden ggf. dazugekauft.
Menge L: Beschreibung Ref. Verwendung Tot Einzel Total
mm Nr. kg Pr. m CHF
12 Stk 270 Vierkantrohr, R=2.0; T66 30x30x2.0 1 Querverbindungen 2 14.20 46
8 Stk 1000 Vierkantrohr, R=2.0; T66 30x30x2.0 2 Rumpf längs (0,62 kg/m) 5 14.20 114
2 Stk 2000 Vierkantrohr, R=2.0; T66 30x30x2.0 3 Rumpf- Ausleger 2.4 14.20 57
4 Stk 400 Vierkantrohr, R=2.0; T66 30x30x2.0 4 Motor und Radhalterung 0.8 14.20 20
4 Stk 90 Vierkantrohr, R=2.0; T66 30x30x2.0 5 Rumpf Vertikal-Verbind. 0.2 14.20 6
2 Stk. 2000 Rohr, GZ-GP 25 x 5.0; 0.85 kg/ 6 Ausleger-Verstärkung 3.4 24.25 97
innerhalb Vierkantrohr
2 Stk. 300 Winkel ungleich; T66 80x40x4 1.25 7 Ausleger/Rumpf 0.2 25.40 4
kg/m Stossstellen Verstärkung
2 Stk. 325 Vierkantrohr, R=2.0; T66 30x30x2.0 8 Vorderrad-Aufhängung 0.4 14.20 10
1 Stk. 400 Alu-Rohr, GZ-GP 70x10.0; 5,9 kg/m A Haupt-Holm Rumpfteil 1.8 125.90 45
2 Stk. 1665 Alu-Rohr, GP 46x3.0; 1,095 kg/m B Haupt-Holm Rumpfseite 3.6 30.05 100
2 Stk. 400 Alu-Rohr, GP 38x2.0; 0,61 kg/m C Haupt-Holm Rumpfseite 0.5 19.50 16
2 Stk. 2000 Alu-Rohr, GP 38x2.0; 0,61 kg/m C Haupt-Holm aussen 2.5 19.50 78
2 Stk. 1380 Alu-Rohr, GP 32x2.0; 0,51 kg/m D Haupt-Holm aussen 1.4 15.60 44
2 Stk. 1415 Alu-Rohr, GP 32x2.0; 0,51 kg/m D Haupt-Holm aussen 1.5 15.60 46
1 Stk. 400 Alu-Rohr, GZ-GP 50x5.0; 1,91 kg/m A Hilfs-Holm Rumpfteil 0.8 51.90 19
2 Stk. 1628 Alu-Rohr, GP 36x2.0; 0,59 kg/m B Hilfs-Holm Rumpfteil 1.5 19.15 47
2 Stk. 1378 Alu-Rohr, GP 28x2.0; 0,44 kg/m B Hilfs-Holm Querruder 1.2 13.55 37
2 Stk. 2000 Alu-Rohr, GP 30x5; 1,06 kg/m C Hilfs-Holm Querruder 4.1 30.35 122
1 Stk. 500 Alu-Rohr, GZ-GP 33x4.5; 1,1 kg/m A i. Canard-Holm Rumpfteil 0.6 30.55 31
2 Stk. 700 Alu-Rohr, GZ-GP 50x3.0; 1,2 kg/m A a. Canard-Holm Rumpfteil 1.7 33.50 47
2 Stk. 1700 Alu-Rohr, GZ-GP 40x3.0; 0,94 kg/m B Canard-Holm 3.2 25.95 89
1 Stk 2060 Alu-Rohr GZ-GP 2060x50x3 Externer Hilfsholm 2.4 33.50 68
20 Stk 180 Ganzblech, glatt, HH 5005, 9 Universal „Dreieck“ 2 16.70 7
5.38 kg/m2 180x2, gem. Plan 1 Verstärkungen
2 Stk. 330 Flachprofil; 100x6, 1.63 kg/m 10 Holm-Halterung Canard- 1 31.60 20
gem. Plan 2 Flügel
2 Stk. 600 Alu-Rohr, GZ-GP 25x5.0; 0,85 kg/m Seitenleitwerksachsen 24.25 29
2 Stk. 1055 Ganzblech, glatt, HH 5005, 12 Rumpf seitlich (Rumpf 1 16.70 4
2
5.38 kg/m 135x2, gem. Plan 4 Stabilisierung)
X Diverses 4.8 47
Total Alu-Basiskonstruktion 50 1250
Externe Arbeiten 550
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Hans Ulrich Stalder ©
8. Links zu vorgängigen Canard Entwürfen
Die sistierten Canard Eigenbau Flugzeug-Entwürfe sind via folgende Links einsehbar:
http://www.quantophon.com/$Canard-Eigenbau-Black-Witch.pdf ,
http://www.quantophon.com/$Canard-Eigenbau-Silver-Ghost.pdf .
Hans Ulrich Stalder (Hansueli)
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