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Æ-20 »Spariane Competition«

Wer einen einfachen, ehrlichen, harmlosen Pfeilnurflügel (präziser: gepfeilten Schwanzlosen) nachbauen möchte, ist bei dieser Maschine richtig. Die "Spariane Competition" ist aus der »Spariane« hervorgegangen. Der Hauptunterschied besteht neben dem verbesserten Rumpflayout und der teilbaren Fläche (ø 10mm Aluminiumrohr) vor allem der Einbau der Wölbklappen. Mit diesem neuen Design sieht die Maschine vom Flugbild ganz cool aus, jedenfalls besser, als die Original »Spariane« und ist auch im Allround-Einsatz leistungsfähiger.

So ausgerüstet ist dieses Modell für mittleren Wind (Windstärke ca. 2-6) am Hang und Thermikflug in geringen bis mittleren Höhen geeignet. An der Nordsee mit den kurzen sehr steilen und eng tragende Hängen, kann man bei Leichtwind (2-3 Bft.) schon Erfolg haben. Da macht es vor allem wegen seiner Wendigkeit Spaß.

In den Alpen verwenden wir dieses Gerät immer noch gelegentlich, um die Bedingungen anzutesten. Ein HLG täte dieses selbstverständlich ebenso gut, wegen der besseren Wurfperformance vermutlich besser, aber es wäre schade um seinen Verlust. Die Tape Bauweise ist unverwüstlich, einen Einschlag quittiert man mit einem müden Lächeln.

Grundsätzlich: Dieses Modell lebt von einem Abfluggewicht, das um die 500-700g liegt. Wer schwerer baut, wird mit einem schwieriger zu fliegenden Modell zu rechnen haben, die Thermikleistung wird dann überproportional schlechter. Für Einsteiger in der Materie ein wirklich zu beherzigender Rat. Das liegt einfach an der geringen Größe dieses Modells. Das hat direkte Auswirkungen auf die Bauweise. Wer zwar schon viele Modelle gebaut hat, aber noch keinen Nurflügel, sollte sich ebenfalls an diesen Tipps orientieren.

 

Bauweise

Tesafilm®

Das Original ist aus Styropor® mit Tesa® Tape (50mm, gelblich durchsichtig) als "Beplankung" aufgebaut. Leichter geht es nicht. Diese Oberfläche ist zudem absolut unverwüstlich, sie hält viele Jahre ohne große Reparaturen. Folie ist spröder als dieses Tesatape, für Aircombats ist deshalb Tesatape (50mm) das beste Material. Es kann mit einem Fön etwas, mit einer "Airgun" (1000+X W) exzellent geschrumpft werden.

In dieser Bauweise darf die Spannweite nicht größer als 1500mm sein. Bis dahin funktioniert sie perfekt. Ich habe zwar ein 1,78m Modell gebaut, aber das war nur mit Kohleholm UND spezieller Tapung steif zu bekommen. Dazu die folgenden Bilder. Die elementaren Elemente, die die Steifigkeit und Verwindung sicherstellen sind grau dargestellt. Gut zu erkennen sind die Querabspanner am Innenbereich der H/Q-Ruder. Wir belegen die gesamte Fläche mit Tape.

Tape Plan
Tape Plan

GFK

Eine Variante wäre Positiv Voll GFK mit 1x49er Glas und Mittenverstärkung aus 1x80er Glas, alles diagonal. Der Servobereich muss dann mit 80er, die Klappenecken mindestens mit 40er Glas verstärkt werden. (0,25er PVC Platten reichen, 0,8er sind zu steif)

Die Ruderklappen/Flügelstege können für normale Flugeinsätze entfallen. Die Spannweite ist nicht beschränkt Wer Gummiflitschenstarts (bis Horizontalschuss) plant, sollte UNBEDINGT Stege am Flügel und an der(den) Klappe(n) einbauen, die Kiste explodiert sonst beim Start. Die Mittenverstärkung aus 80er Glas +/-45 muss dann erheblich größer ausfallen.

Balsa

Eine Balsabeplankung ist zu schwer, dann mindestens 1,78m Spannweite vorsehen (Das entspricht genau 1m Schnittlänge im Styropor). 1mm Balsa Beplankung mit Kohleband Unidirektional (UD) 25mm breit nach außen auslaufend ohne Steg ist genug. Ein einteiliger Balsa/Styroporflügel mit 50mm Kohle UD, Steg und +/- 45 Endleistenverstärkung 2x80er Glas hält selbst bei 2kg Flugmasse alle üblichen Manöver in der Luft aus.

 

Holmkonstruktion

Der Holm (Original) besteht aus 3mm Balsa mit einem 3x10mm Kiefernholm auf der Oberseite verstärkt. Die Kiefernleiste schäftet man auf einer Länge von 300mm raus, sie muss den Servoschacht um mindestens 50mm überragen, sonst bricht der Holm außen.

Besser ist es, 3-4 NF24 Rovings pro Gurt (pro Flügel also 6-8) zu nehmen und die nach außen auf 1NF24 linear abzustufen. Die Landung mit den Flügelspitzen macht diese Abweichung gegenüber der normalen Holmauslegung notwendig. Der Steg bleibt dann 3er Balsa (40g/Brett).

Ein Gurt aus 25er Kohle UD Band ist ebenfalls möglich. Bei einteiliger Bauweise überlappt man innen die beiden Bänder der rechten und linken Hälfte um etwa 150mm. KEINESFALLS versuchen, ein Band durchlaufen zu lassen, die Verzüge infolge des Pfeilwinkels sind zu groß und diese Doppelung im Innenbereich kommt uns ganz gelegen.

 

Flügelverbinder

Tape Plan

Die zweiteilige Bauweise ist bei Einbau einer Wölbklappe von Vorteil, da die Anlenkung vom Rumpf aus über eine Zentralwippe erfolgen kann.

Für den Tesa-Flügel oder GFK-Flügel reicht ein Kohlerohr mit 10mm Außendurchmesser und 1mm Wandstärke (Drachenladen), Länge min 150mm. Alternativ für Aircombat ein Alurohr nehmen, das verbiegt sich im Zweifelsfall. 10mm Kohle massiv macht nur bei der Balsabauweise Sinn, da dort das Modell erheblich größer ist.

HolmbrückeDie einteilige Bauweise sollte man spätestens bei den bei Horizontalschuss; mit Gummiflitsche bevorzugen. Die Wölbklappen würde ich dann nicht einbauen, kostet zu viel Gewicht durch zusätzliche Verstärkungen im Innenbereich.

 

Profile

Wir verwenden für ein solches Modell mit geringer Flügelstreckung und 20° Pfeilung ausschließlich Profile mit einem Nullmomentenbeiwert nahe null. Beispiele dieser Kategorie: MH45, S5010, S5020,... weiteres siehe Profilesammlung. Für ein stark negativen Nullmomentenbeiwert (cm0) müssten wir zum Ausgleich sehr viel Verwindung einbauen, das erledigt man besser in Zusammenarbeit mit mehr Pfeilung.

Dieses Modell verwendet mein Profil HS-3 (HS 3,0/9,0). Es fliegt sehr gut damit. Ein MH45 würde ich wegen des geringeren camax nicht bei diesem Modell empfehlen, dafür ist das Modell einfach zu klein und damit zu schnell für den Anfang in die Nurflügelei. Ab 2m Spannweite könnte man diskutieren, wenn ein reiner Hanghobel herauskommen soll. Das S5010 ist mit 10% zu dick für dieses Modell hier. In 8% denkbar, aber wegen des camax leidet der Thermikflug zu sehr bei diesem Modell. Für reinen Hangflug würde das gehen.

Das S5020 ist sicher eine Variante für dieses Modell, weil die Thermikleistung nur geringfügig nachlässt, der Hangflug und taktische Einsätze aber schon deutlich gewinnen würden, speziell bei Voll-GFK Bauweise.

 

Verwindung

Die Verwindung ist der sensibelste Bereich des Nurflügels, eigentlich noch sensibler als der Schwerpunkt, weil letzteres jeder weiß und das mit der Verwindung niemand. Hier etwas falsch machen und das Ding fliegt so, dass wir uns nie wieder auf unserem Vereinsgelände bei Tageslicht blicken lassen können, weil spontane Heiterkeitsausbrüche der Kollegen garantiert sind. Bei Bild 1 ist alles perfekt und Du darfst über die Kollegen lachen, Dein Nurflügel wird bei richtiger Schwerpunktlage einwandfrei und perfekt fliegen, worauf Du vorher natürlich noch 2 Kisten Bier gewettet hast. Die Darstellung der Profilunterseite ist natürlich übertrieben, so viel sieht man da nie, aber sonst kapiert man nicht, worum es geht.

Das Modell kann man durchaus mit mehr Spannweite (Balsabauweise) bauen, die NOTWENDIGE Verwindung wird sich in so einem Fall verkleinern, das heißt, man liegt auf der sicheren Seite, wenn man bei 2 bleibt (ca. 7mm an der Endleiste am Außenprofil gemessen). Weniger würde ich für den Anfang nicht einbauen.

Es kostet erheblich Leistung im Langsamflug, weniger Verwindung einzubauen. Eine Verwindung von 3 ist durchaus möglich, sie besitzt Vorteile im Langsamflug. Ab 4mm, gemessen an der Endleiste Außenrippe, kann das Modell fies werden, unter 4mm ist nicht zu empfehlen, selbst wenn Du meinst, viel Flugerfahrung zu haben. Diese Modelle sind etwas ganz anderes als die normalen, die man auch noch instabil fliegen und steuern kann. Das geht bei Schwanzlosen nicht. So sollte das Modell von hinten betrachtet aussehen.

Die Verwindung läuft linear von der Wurzelrippe aus. Eine Verteilung mit der Verwindung erst ab Halbspannweite (Hans-Jürgen Unverferth) führt nach meinen Rechnungen sowohl zu einem schlechteren Abrissverhalten als auch zu einem höheren induzierten Widerstand (cwi), ein interessantes Ergebnis. Im Falle des Abrissverhaltens konnte ich dieses auch experimentell bestätigen.

 

Mögliche Fehler

Ansicht Verwindung Endleiste
Bild 1: Symmetrische Verwindung
Ansicht asymmetrische Verwindung Endleiste
Bild 2: Asymmetrische Verwindung

Nichtlineare Verwindung Endleiste
Bild 3: Abweichender Verwindungsverlauf

Wir sind zwar völlig fehlerlos und perfekt, aber manchmal doch nicht so ganz. Daher hier ein kleiner Ratgeber: Das schlimmste, was uns passieren kann ist eine asymmetrische Verwindungsverteilung (siehe Bild 2), daher das zuerst. Sowas ist bei einem Nurflügel eine Katastrophe und führt zu unglaublichen Flugfiguren beim Strömungsabriss. Sofortiges Eindrehen auf die Seite mit dem größeren Anstellwinkel (gleich weniger Verwindung, im Beispiel also nach RECHTS) ist die Folge. Das ist ein Unterschied zu Normalmodellen, die sogar erstaunlich große Fehler verzeihen.

Wie sehe ich, dass das ganze asymmetrisch ist??? Die folgenden Bilder stellen einen Nurflügel dar, von hinten betrachtet. Die sichtbare Profilunterseite ist schwarz dargestellt. Die Mitte ist jeweils so eingepeilt, dass die Profilunterseite gerade so eben nicht sichtbar ist und das ist der Trick!

Ich suche mir immer eine charakteristische Referenzstelle, an der ich beide Flügel von hinten peilend vergleiche (Servoschacht, Mitte, QR, WK) und genau diese Stelle halte ich so, dass ich ihre Profilunterseite gerade nicht sehen kann. So kann man sehr genau sehen, ob man symmetrisch gebaut hat. Fertig!

Der Anblick von vorne muss dann stimmen, außer wir haben Profilfehler eingebaut. Von vorne ist das schwer zu beobachten, weil wir keine scharfe Kante zum Peilen haben. Zur Sicherheit und Übung schauen wir uns das trotzdem von vorne an und checken, ob uns die Steckung in der Mitte auch wirklich symmetrisch geraten ist.

Fliegt das Modell schlecht, liegt es zu über 90% an einer falschen Verwindungsverteilung. Ist das Abrissverhalten schlecht, fast zu 100%. Fehler in der Profilierung wirken sich erstaunlicherweise nicht annähernd so krass aus, wie Fehler bei der Verwindung. "Falsch" bezieht sich nur auf eine Differenz zu der geplanten Verwindungsverteilung, das sagt aber nichts darüber aus, ob sie bei unserem Modell funktioniert!!! Nur keine Verwindung oder absolute positive Verwindung im Außenflügel funktionieren definitiv nicht, alles andere hängt vom Einzelfall ab, was passiert.

 

Verwindungskorrektur

Eine Verwindungskorrektur geht bei ALLEN beschriebenen Bauweisen durch Verdrehen in die gewünschte Richtung, beidseitiges Erhitzen mit einer Airgun (Fön reicht meist nicht) und Abkühlen (nasser Waschlappen) in dieser Position. Auch bei Papierbespannung geht diese Methode, nur mal so als Anmerkung. Bei Tesatape verdrillt man den Flügel, bis er kleine Fältchen wirft. Diese "fönt" man vorsichtig weg, auf Ober- UND Unterseite.

 

Auslegung und Konstruktionsdetails

Wölbklappen

WölbklappenDie Wölbklappen kann man, muss man aber nicht bei diesem Modell einbauen. Sie bewirken vor allem einen tollen Langsamflug in der Thermik, drehen auf dem Teller ist dann möglich. Diese Wölbklappen hier haben ein angenehm positives Moment. Das Modell trimmt sich selbst in den Langsamflug, indem es die Nase etwas hochnimmt, keine Höhenruderkorrektur ist erforderlich. Das Modell steigt "in sich".

Größere Wölbklappenlängen wirken zunehmend momentenneutral. Wölbklappen mit einer Länge von 50% Spannweite würden bei diesem Modell ein NEGATIVES Klappenmoment bewirken. Das ist Scheiße, weil dann die Quer/Höhenruder nach OBEN ausgeschlagen werden müssen, um das negative Moment auszugleichen. Wir reduzieren also Auftrieb, wo wir ihn gerade haben wollen! Ein solches Modell muss bei Wölbklappeneinsatz in den Langsamflug GETRIMMT werden, im Gegensatz zu der ausgeführten selbsttrimmenden Auslegung.

Die zweiteilige Bauweise ist bei Einbau einer Wölbklappe von Vorteil, da die Anlenkung vom Rumpf aus über eine Zentralwippe erfolgen kann. Ein auf dieser Wippe quer montierter Stahldraht greift in ein Längsloch in der "Wurzelrippe" der Wölbklappe.

 

Winglets

Die Winglets kann man so groß bauen, wie in der Zeichnung vorgeschlagen. Das ist genau das Modell, das in der Gallery gezeigt ist. So groß ist aber nicht nötig. Ab einer gewissen Grenze verschlechtert sich das Flugverhalten merklich, also einfach kontinuierlich kürzen, bis dieser Punkt erreicht wird. Zunächst verändert sich die SWP-lage etwas, da man am Außenflügel relativ gesehen Auftrieb verliert. Das Modell wird zudem immer mehr mit dem negativen Wendemoment zu kämpfen haben, deswegen wird man eher zu einer etwas größeren Schwerpunktvorlage tendieren. Allerdings würde ich abgesehen von der Pfeilung das Wingletdesign der HS40V3 aufgrund ihrer Rückversetzung favorisieren.

Das Winglet ist aus 2mm Balsa aufgebaut und am Fuß mit einem Streifen Sperrholz versteift. Es erfolgt eine zentrale Verschraubung mit nur einer M3 Metallschraube. Eine deshalb, weil es dann keine Beschädigungen gibt, falls das Modell mal auf den Rücken gedreht wird. Wem das egal ist, kann auch gerne 2 nehmen. Nylonschrauben brechen nur manchmal ab, aber spätestens im Schnellflug, wenn mal ein Winglet losflattert. Die Wingletsuche ist dann oft zeitraubend.

Die Winglets kann man mit 2-4mm dickem Balsaholz aufbauen, keine Anstellung bzgl. der Flugrichtung. Experimente mit profilierten Winglets bieten sich an, ich habe bei so kleinen Modellen keine Konfiguration ermitteln können, die besser war als die Brettchen. Aber vielleicht findet ja jemand was... In Bezug auf den cw0 machen Brettprofile alles andere platt, da dürfte der Vorteil herrühren, mit ca-Nachteilen selbstverständlich, aber die scheinen sich nicht so gravierend auszuwirken.

 

V-Form

Die V-Form muss negativ sein, weil der Pfeilflügel (vgl. C-47) im Zusammenspiel mit den Winglets mit seinem ausgeprägten positiven Schieberollmoment jede Drehung um die Längsachse bei ca-max sicher verhindert! Nur so funktionieren die QR überhaupt noch bei ca-max, deshalb die negative V-Form.

Bei kleinen schnellen F5B Kisten liegen aufgrund der speziellen Massenverteilung etwas andere Verhältnisse vor. Der lange schwere Rumpf (Akku, Motor) bewirkt eine starke Massenträgheit um die Hochachse, deshalb wirkt sich das Schieberollmoment nicht annähernd so extrem aus wie bei reinen Seglern. Bei F5B Nurflügeln kann man in vergleichbarer Flügelkonfiguration noch mit 0° V-Form fliegen, trotz Winglets.

 

Schwerpunktlage

Pfeil NF SWPDie Bezugsflügeltiefe liegt bei diesem Modell wegen des Rechteckflügels bei 50% der Halbspannweite (Wir betrachten hier jeweils den Halbflügel, also absolut b/4). Bei 25% Flügeltiefe dieses Flügelschnitts liegt etwa der Neutralpunkt (NP) des Flügels (vgl. Schwerpunkt)

Im Bild sieht man die Ermittlung der Bezugsflügeltiefe an einem Trapezflügel. Dazu wird an der Flügelspitze die Innentiefe (t i) vor der Nasenleiste und hinter der Endleiste angetragen. Dasselbe macht man umgekehrt bei der Wurzelrippe. Die Kreuzverbindung dieser Endpunkte ergibt die Lage der Bezugsflügeltiefe in Spannweitenrichtung. 25% der Bezugsflügeltiefe ist die Lage des Neutralpunktes des Flügels ohne Winglets. 10-15% VOR diesem Punkt muss unser SWP landen.

Der Pfeilwinkel des gebauten Modells muss nachgemessen werden!!!

Ein Fehler des Pfeilwinkels bewirkt eine völlig andere SWP-lage!!! Nach der Messung können wir dann mit dem gemessenen Pfeilwinkel entweder zeichnen (Maßstab 1:10) oder rechnen, wo der NP liegt.

Für den Anfang gehen wir 10-15% der Flügeltiefe (200mm, also 20-30mm) VOR diesen Punkt, lieber ZU WEIT NACH VORNE, als andersherum. Mit diesem SWP (13% ist mein Standardmaß für den Erstflug) gehen wir auf die Wiese. Bei 13% SWP stehen bei dieser Auslegung die H/Q Klappen etwa 2-3mm nach oben. Bei 15% SWP vielleicht 3-5mm, das mal so als Anhaltswert.

Die Winglets berücksichtigen wir bei dieser Methode nicht, das hat sich so bewährt. Für das Erfliegen des Leistungsschwerpunktes bitte meine Tipps lesen.

 

Rudereinstellung

KlappenDie H/Q-Ruderausschläge werden auf etwa +/-10mm Höhe und etwa -15mm und +13mm Querruder eingestellt (+=Klappe runter, - =hoch). Die Differenzierung macht so Sinn, das liegt am Momentenverhalten der Profile infolge eines Klappenausschlags. Später kann man +/-15 und etwa +17 und -24mm fliegen.

Die H/Q-Klappen stehen beide etwa 2 bis 6mm nach oben (-) aus dem Strak, da wir ja den Sicherheitsschwerpunkt eingestellt haben. Auf das Höhenruder lege ich etwa 20-40% Expo, je nach Modell. Für den Erstflug hat sich noch eine zweite Dual-Rate Stellung mit mehr Ausschlag zur Sicherheit bewährt. Dann kann man auch die schlimmsten Überraschungen aussteuern.

Bei den verwendeten Ruderausschlägen gibt es gerade bei Nurflügeln je nach Gewöhnung gewaltige Unterschiede. Nach ein paar Stunden mit einem Nurflügel fliege ich zum Beispiel durchaus 10+Xmm HR und rd. 20+Xmm QR, obwohl ich am Anfang der Session mit diesen Werten sicher abgestürzt wäre. Es ist also alles eine Frage der Gewöhnung, aber insgesamt viel extremer als bei den Leitwerklern. HJU fliegt zum Beispiel tendenziell kleinere Klappen (20%+X) und kleinere Ausschläge und das extrem erfolgreich.

RuderklappenDie Ruderanlenkung selbst erfolgt an der Ruderklappe mit Kugelköpfen aufgrund des Pfeilwinkels. Die Anlenkung sollte parallel zur Flugrichtung ausgerichtet sein.

Hier ist die Ausführung des Ruderklappensteges (4mm Balsa) für die Tape Beplankung zu sehen. Die Messingkugel ist dabei an den 2mm L-Stahl gelötet, der mit Sekundenkleber und Microballons an einer 1mm Sperrholzplatte festgeklebt ist. Diese Platte ist mit Teppichklebeband (Doppeltape) an der Ruderklappe festgeklebt.

 

Zusammenfassung Modelltyp Æ-20

 

Technische Notizen

 

Quellen- und Literaturnachweis