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Schwanzlos Ultraleicht: Zwei neue ULSF-Projekte in guter Gesellschaft

Veröffentlicht am 19. Januar 2014
Zugriffe: 23821

UL-Segelflug.de/Bild/Neue_ULSF-Projekte_Nurfluegel/TC_Sky_F-Schlepp_8012.jpgVögel haben keine vertikalen Schwänze; dennoch sind sie den menschgemachten Fluggeräten haushoch überlegen. Sie kennen kein "negatives Wendemoment" im Kurvenflug, das dem Flugschüler von seinem Fluglehrer bereits bei den ersten Übungsflügen anschaulich demonstriert und wie diesem mittels koordiniertem Seitenruderausschlag entgegen gewirkt werden muss.

UL-Segelflug.de/Bild/01_Neue_ULSF-Projekte_Nurfluegel/HT_Horten_Ho_IV_Copyright.jpgDass Nurflügel-Segelflugzeuge auch ohne das sonst übliche Seitenleitwerk oder aufwändige "Fly by Wire- und Computertechnologie" beherrschbar sind, hatten schon die Gebrüder Horten in den dreißiger Jahren mit ihren Nurflügel-Konstruktionen bewiesen. Nachdem sie in jungen Jahren zunächst Nurflügel-Modellflugzeuge bauten und damit bereits die Flugfähigkeit ihrer Konstruktionen unter Beweis stellten, folgten ab 1933 manntragende Nurflügel-Konstruktionen, die bei Wettbewerben recht erfolgreich abgeschnitten haben. Das Foto zeigt eine Horten Ho IV, in der der Pilot bäuchlings im Rumpfteil des Nurflügels liegt.

UL-Segelflug.de/Bild/01_Neue_ULSF-Projekte_Nurfluegel/HT/Akaflieg-Braunschweig/SB13_Copyright.jpgAuch in den Werkstätten diverser Akafliegs sind bereits Nurflügel-Konstruktionen entstanden, so z.B. in den 80er Jahren die SB 13, eines der wohl aufsehenerregendsten und ehrgeizigsten Projekte der Akaflieg Braunschweig. Mit einer Spannweite von 15 m, einer Rüstmasse von 282 kg und einer Flugmasse von max. 427 kg, erreichte die SB 13 bei einer Geschwindigkeit 107 km/h eine GZ 42. Die Höchstgeschwindigkeit lag bei 190 km/h, während das geringste Sinken mit 0,57 m/s bei 85 km/h angegeben wird.
Fliegerisch stellte die SB 13 allerdings sehr hohe Ansprüche an den Piloten, so dass sie nur einem relativ kleinen Kreis erfahrener Piloten vorbehalten blieb. Seit Dezember 2006 hängt die SB 13 als Leihgabe an der Decke des Deutschen Museums in München-Oberschleißheim.

UL-Segelflug.de/Bild/01_Neue_ULSF-Projekte_Nurfluegel/HT/Akaflieg-Karlsruhe/AK-X_Copyright.jpgEtwa 25 Jahre nach dem Erstflug der SB 13 befasst sich nun auch die Akaflieg Karlsruhe mit einem Nurflügel-Projekt der FAI-15 m-Klasse, das bereits in Form eines ferngesteuerten 4m-Modells für Flugversuche zur Verfügung steht. Für die Konstruktion der AK-X hatten die Karlsruher im Vorfeld mehrere Nurflügelkonzepte analysiert. Dabei ist die Projektgruppe zu dem Ergebnis gekommen, dass für die AK-X ausschließlich ein rückgepfeilter Nurflügel in Frage kommt, bei dem große Winglets mit integrierten Ruderklappen auch gleichzeitig die Funktion von Seitenrudern übernehmen sollen. Es bleibt also abzuwarten, ob die AK-X nach Abschluss der Flugversuche mit dem Großmodell dann auch in eine manntragende Variante münden und die Konstruktion, im Gegensatz zur SB 13 auch mit Flugeigenschaften aufwarten kann, die von "normal geübten Piloten" beherrschbar sind.

Schwanzlos ultraleicht
UL-Segelflug.de/Bild/01_Neue_ULSF-Projekte_Nurfluegel/DT_Swift-light_Windenstart_1590.jpgDass ultraleichte Nurflügel nicht nur gute, sondern auch gutmütige Flugeigenschaften haben können, die von jedem "normalgeübten Piloten" problemlos beherrschbar sind, wurde bereits vor Jahren mit dem Swift-light bewiesen, der im Gegensatz zur SB 13 keine fliegerischen Probleme mit sich bringt. Aber wer weiß, vielleicht liegt ja das ganze Geheimnis auch nur darin, dass die Überlegungen der ULSF-Konstrukteure weder vom Streben nach Höchstgeschwindigkeit oder größtmöglicher Gleitzahlen jenseits 40 und schon gar nicht von der Mitnahme von Wasserballast geprägt sind, sondern an erster Stelle von möglichst wenig Leergewicht bei dann konstruktiv möglicher Vne und Gleitzahl. Und im Falle des Swift-light, stand auch von Anfang an die Fußstart- und Fußlandefähigkeit im Vordergrund, was dem Leergewicht des Fluggerätes bereits enge Grenzen setzt.

Mit Spannung zu verfolgen sind somit zwei neue Nurflügel-Projekte, die nicht bei den Akafliegern, sondern derzeit in häuslichen Werkstätten in Kirchheim/Teck und Heidelberg entstehen.

In Kirchheim/Teck beschäftigt sich schon seit längerer Zeit Jürgen Lutz mit seinem "Sky-Projekt", das auf den ersten Blick sowohl der SB 13, als auch der AK-X recht ähnlich sieht. Bei näherer Betrachtung lassen sich jedoch ein paar beachtliche Unterschiede zu den Akaflieg-Projekten feststellen.

UL-Segelflug.de/Bild/01_Neue_ULSF-Projekte_Nurfluegel/GT_Sky_Copyright_4976.jpg

Im Gegensatz zu den oben beschriebenen Nurflügel-Konstruktionen, handelt es sich beim Sky natürlich um ein Ultraleicht-Segelflugzeug. Mit einer Spannweite von 10,5 m, einem Leergewicht von lediglich 70 kg, einer Vmin von 54 km/h, einer Vne von 180 km/h soll der Sky voraussichtlich GZ 25 erreichen.

UL-Segelflug.de/Bild/01_Neue_ULSF-Projekte_Nurfluegel/GT/Sky_Schnittzeichnung.jpgUL-Segelflug.de/Bild/01_Neue_ULSF-Projekte_Nurfluegel/GT/Sky_Rumpf-Liegeprobe_0068.jpg

Recht unüblich ist die Form des Rumpfes sowie die Auslegung des Cockpits, da der Pilot keine sitzende oder liegende, sondern eine kniende Position einnimmt und die Steuerung über ein Steuerhorn anstelle des üblichen Steuerknüppels erfolgt. Wie man auf dem rechten Foto sehen kann, ist der Rumpfrohbau bereits fertiggestellt. Auch Jürgen Lutz und sein Team führen mit einem ferngesteuerten Großmodell seit einiger Zeit bereits Flugversuche durch, deren Ergebnisse in die endgültige Konstruktionsauslegung einfließen werden. Das Modell ist im Maßstab 1:2,5 gebaut, wiegt 15 kg und hat eine Spannweite von 4,2 m.

Schwanzlos ultraleicht mit E-Antrieb
Einen anderen Weg geht Dr. Andrés Chavarría-Krauser aus Heidelberg, der als eingefleischter Fan von Horten-Nurflügelflugzeugen bereits mehrere Großmodelle dieser Art konstruiert, gebaut und natürlich auch geflogen hat. Ähnlich den Gebrüder Horten hat sich auch Andrés zum Ziel gesetzt, den Schritt in Richtung "manntragenden Flugzeugbau" zu wagen, wobei es für ihn natürlich Ehrensache ist, beim Horten-Nurflügel zu bleiben.

UL-Segelflug.de/BIld/01_Neue_ULSF-Projekte_Nurfluegel/GT_SW-1_0652.jpg

Während es sich beim Schneewittchen SW-1 zu Anfang um ein rein aus Holz gebautes UL-Segelflugzeug handeln sollte, hat sich Andrés nach dem Besuch des 1. VMLL-Konstrukteur-Workshops zur Modifizierung seines Projektes entschlossen. Inzwischen ist geplant, die SW-1 mit einem E-Antrieb auszurüsten und das Flugzeug aus Gewichtsgründen in Holz/CFK-Gemischtbauweise herzustellen.

UL-Segelflug.de/BIld/01_Neue_ULSF-Projekte_Nurfluegel/GT_SW-1_0647.jpg

Auch bei Andrés sind die Flugversuche mittels ferngesteuertem Großmodell bisher recht zufriedenstellend verlaufen, so dass dem baldigen Baubeginn der manntragenden Variante wohl nichts mehr im Wege stehen dürfte.

Interessante Videoclips zum Schneewittchen gibt es auf Vimeo:

Erstflug Schneewittchen
Onboard der Schneewittchen
Flugversuche in Hochgeschwindigkeit bis 150 km/h

Demnächst wird UL-Segelflug.de in der Rubrik F&E über beide ULSF-Projekte ausführlich berichten. Außerdem werden beide ULSF-Konstrukteure auf der Aero 2014 am DULSV-Stand für persönliche Gespräche zur Verfügung stehen.

Auch anderswo beschäftigen sich Studenten- und Konstruktionsteams mit Nurflügel-Flugzeugen
Dass sich nicht nur Akafliegs, sondern auch andere namhafte Institutionen mit Nurflügel-Flugzeugen beschäftigen, zeigt u. a. ein Forschungsprojekt, bei dem Albion Bowers, Associate Director for Research am NASA Dryden Flight Research Center (Bild vorne), mit einer Studentengruppe 2013 einen Prandtl-D Nurflügel baute und damit den Beweis erbrachte, dass das "negative Wendemoment", durch konstruktive Maßnahmen am Außenflügel, nicht nur verhindert, sondern in ein "positives" d.h. den Kurvenflug unterstützendes Wendemoment umgewandelt werden kann. Damit konnte die Theorie des deutschen Physikers und Aerodynamikers Ludwig Prandtl (1875-1953) bestätigt werden, dass ein negatives Wendemoment beim Kurvenflug alleine durch die Form des Randbereiches der Tragflächen vermieden und somit auf Seitenleitwerke oder Seitenruder verzichtet werden kann.

UL-Segelflug.de/Bild/GT/Neue_ULSF-Projekte_Nurfluegel/NASA_Prandtl_Flying-wing_Copyright_ed13-0263-077_0.jpg

Natürlich sind Nurflügel-Flugzeuge auch Thema bei den Konstrukteuren der Großflugzeugindustrie, die sich von Flying Wings gegenüber konventionellen Flugzeugkonstruktionen erhebliche Vorteile versprechen. Als herausragendes Beispiel sei an dieser Stelle das X-48B Blended Wing Body Projekt angeführt, das in Kooperation von Boeing Phantom Works, der NASA und dem Air Force Research Laboratory entwickelt wird und in ca. 20 Jahren zur Verfügung stehen soll.

UL-Segelflug.de/Bild/GT/Neue_ULSF-Projekte_Nurfluegel/GT_X-48B_253970main_ED06-0201-1_full.jpg
Derzeit gibt es bereits zwei ferngesteuerte Großmodelle mit beachtlichen Dimensionen:
Spannweite: 6,2 m
Abfluggewicht: 237 kg
3 Modell-Turbojets mit je 24 kp Schubkraft
Fluggeschwindigkeit: 223 km/h
Max. Flughöhe: 3.000 m
Flugzeit: 40 Minuten

Im Zeitraum 2007 bis 2010 wurden mit der X-48B insgesamt 92 Testflüge durchgeführt, deren Ergebnisse zu einem "Redesign" mit technischen Änderungen/Verbesserungen beim Nachfolgemodell X-48C führten, während die technischen Daten (siehe oben) nahezu unverändert geblieben sind. Die auffallendsten Änderungen sind 2 statt 3 Triebwerke mit höherer Schubleistung sowie die Verlegung der Winglets nach hinten neben die Triebwerke als Doppel-Leitwerk.

UL-Segelflug.de/Bild/GT/NASA_X-48C__674990main_ED12-0255-18_full_Copyright.jpgUL-Segelflug.de/Bild/GT/NASA_X-48C_677926main_ED12-0255-02_full_Copyright.jpgUL-Segelflug.de/Bild/GT/NASA_X-48C_678047main_ED12-0255-16_full_Copyright.jpg

Wie die Beispiele zeigen, befinden sich unsere beiden ULSF-Nurflügel-Konstrukteure in guter Gesellschaft.

Link zum Video Erstflug X-48B
Link zum Video Erstflug X-48C

We thank NASA for granting permission to use those images as shown above.

Kommentare   

 
#1 Jürgen Lutz 2014-01-19 20:09
:-)
 
 
#2 Waldo 2014-01-20 20:12
Schöne Zusammenstellung, Danke.
 
 
#3 Andrés 2014-01-22 20:49
Sehr schöne und komplette Darstellung!
 
 
#4 Falk 2014-02-01 10:58
Das VELA (II) fehlt...

http://kasaero.de/erprobungsflugzeug-vela.html

http://www.dlr.de/as/Desktopdefault.aspx/tabid-188/379_read-636/
 

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