Bonsai Mini-HLG

HLG Leichtwindsegler, Spaßgerät für leichten Hangwind und flietschbar in die Thermik.
VTH Bauplan 2001, Franz Wilhelm Hefner

Bauzeit: Oktober 2008 bis Mai 2009, Erstflug 17.05.2009


Technische Daten

Spannweite 995mm
Länge 610mm
Tragflächeninhalt 10,6dm2
Profil AG 03
Fluggewicht ca. 130g
Flächenbelastung 12,2g/dm2
RC-Funktionen V-Leitwerk


Motivation

  • der extreme Leichtbau
  • das flache Drela Profil, welches wohl tatsächlich gut für HLGs und DLGs taugt, wie man einschlägigen Quellen entnehmen kann
  • der schön geformte Rumpf in Spanten/Holmbauweise
  • und nicht zuletzt eine Gelegenheit, mal einen CFK-Leitwerksausleger nach der Methode von Stefan Dolch zu wickeln. Der Plan sieht zwar den Rumpfausleger als Fortsetzung des Rumpftropfens vor, aber ich hatte Zweifel, ob ich das gewichtsmäßig hinbekomme. Außerdem verspricht gerade der Ausleger beim Beplanken nach Plan ein ziemliches Gefrickel zu werden.



  • Baubilder

    Diesen Bericht (und seinen Vorgänger) kann man auch bei rclineforum.de sehen. Titel "Baubericht: Bonsai mini HLG aus FMT", begonnen von Reichert_tuning.

    Für die Rippen verwende ich 1mm Balsa, 14g/Brett, für die Beplankung die gleiche Stärke, aber nur 9g/Brett Material. Die Rippen entstehen im Blockverfahren. Bei diesem flachen Profil wirklich nur was für ganz hart gesottene...




    Der Flügelaufbau ist im Prinzip klassisch. Die Holme sind konisch von 2x2 nach 1x1mm abgeschliffene Kiefernleisten. Traditionell verwende ich Holzleim für den Flügelaufbau, weil mir zum einen die Sekudämpfe ein bischen gegen den Strich gehen und ich außerdem die Sache mit dem Gewichtsnachteil des Holzleims wirklich nicht glauben kann. Man muß halt sehr dosiert vorgehen und den Leim am besten mit einer Spritze mit Kanüle auftragen. Dann gibt es auch keine, oft sinnlosen, Leimwürste. Wir sehen uns dann wieder auf der Waage...
    Das Baubrett ist übrigens eine 15mm Sperrholzplatte mit zwei Schichten 2mm starker Korktapete. Die Oberfläche ist dann immer noch eben und die Stecknadeln halten prima. Kann ich nur weiter empfehlen!
    Die untere Endleiste wird konisch spitz zulaufend abgeschliffen. Dazu verwende ich gerne den Trick mit ein paar Faserstiftlinien vor dem Schleifen...




    ...und dann wird so abgeschliffen, dass zuerst die hintere, dann die mittlere Linie im Balsastaub verschwindet. Die vordere Linie bleibt gerade noch stehen, wie man beim nächsten Bild noch schwach erkennen kann.




    Vor dem Aufkleben der Endfahnenoberseite wird eine Lage aufgefranste Kohleroving eingelegt. Hat man die Lage schon vorbereitet, und die untere Beplankung eingeharzt und wieder abgezogen, um überflüssiges Harz zu vermeiden, dann geht das Auflegen und leicht Andrücken ohne Probleme. Das Photo zeigt den Vorgang schon beim zweiten Flügel. Der Autor verrät nicht warum :-)
    Zum Schluss die obere Beplankung drauf und mit Latte angedrückt und beschwert. Getrocknet wird auch die Oberseite abgeschliffen, um eine spitz auslaufende Endleiste zu erhalten. Jetzt erkennt man den Vorteil der Kohllage: trotz hauchdünner Endfahne ist die Kante immer noch hinreichend stabil. Ein Trick den man auch bei manch größeren Flügeln verwenden sollte.




    Die Ohren der Flügel sind nach Plan eigentlich schön rund gebogene Teile. Aber, die Faulheit und das Vertrauen in die gute alte ebene Platte siegt, und schon ist sie mit ein wenig V-Winkel angeleimt.
    Die Ohren wie auch das V-Leitwerk sind aus 3mm Balsa mit einem Brettgewicht von 26g geschnitzt. Ein schöner Zufall, daß noch so was leichtes in der Kiste war.





    Noch bevor ich den Rumpf angehe kommt der Rohrholm für den Leitwerksausleger dran. Oben habe ich ja schon erwähnt warum ich hier vom Plan abweiche. Zu den Details der Methode verweise ich auf das wirklich lesenswerte Buch von Stefan Dolch, "Rippenflügel aus Faserverbundwerkstoffen". Desweiteren zur Beschreibung einer leicht modifizierten, vereinfachten Variante auf Tim's Wasserkocher-Alurohr-Methode für Rohrholme. Bei mir kommt ein 12mm eloxiertes Alurohr vom Baumarkt zum Einsatz, darauf ein CFK-Schlauch SC3100 von EMC-Vega. Man braucht den Schlauch nicht übertrieben einzuharzen. Ein fast noch trocken aussehender Auftrag reicht - trotzdem wird beim Umwickeln noch überschüssiges Harz ausgedrückt.




    Das Kräuselband im Schraubstock eingespannt, wickelt man langsam unter ordentlichem Zug auf und sieht zu wie die Kohle das gute Harz ausschwitzt.




    Da das Rohr quasi freihändig manipuliert wird, braucht man bei dieser Rohrlänge bald die zweite Hand als Gegenlager. Jaja, ich weiß, keine Handschuhe... ich gelobe Besserung. Immerhin kann man so mit einem Stück Toilettenpapier überschüssiges Harz vor dem Abtropfen auffangen.




    Noch ein Wort zum Kräuselband. Stefan Dolch schlägt es vor, Wasserkocher-Tim hatte damit kein Glück. Nun, ich auch nicht gleich. Achtet beim Kauf, oder beim Klau aus Muttis Schublade, darauf, daß es sich nicht um glänzend beschichtetes Material handelt. Diese Schicht lößt sich, sofern man sie auf das Harz gewickelt hat, beim entrollen glatt gab, und bleibt auf dem Rohr. Zum Teil reißt es auch das Trägerband ab. Vermeidet also das unten rechts abgebildete und besorgt Euch das, was sich links in den Vordergrund kräuselt. Beide sind übrigens vom gleichen Hersteller.




    Wasserkocher-Tims Alternative mit dem Klebeband habe ich natürlich auch probiert und es funktioniert ganz prima. Vorteil: man wickelt schneller ans Ende bevor einem die Hände abfallen. Nachteil: man drückt definitiv nicht soviel Harz aus und hat dadurch einen kleinen Gewichtsnachteil. Der sprialförmige Grat ist mit Isoband auch ein bischen dicker. Dafür ist die Oberfläche aber schöner glänzend. Das von mir verwendete Kräuselband hat eine leicht rauhe Oberfläche, die dann der Oberfläche des CFK-Rohrs eine gewisse zurückhaltende Mattheit verleiht. Abgebildet ist links ein Proberöhrchen vormals mit Isoband umwickelt, rechts eines mit dem rosa Kräuselband gefertigt.




    Während das CFK-Rohr noch im verpuppten Zustand dämmert, wurden die beiden Flächenhälften per Epoxi verheiratet und drapieren sich nun zum Fototermin auf dem Sofa. Es fehlt noch die Glasmattenverstärkung in der Mitte und auf den Ohren. Einstweilen zeigt die Waage 25 Gramm.




    Das V-Leitwerk noch in Einzelteilen - drei Gramm.




    Das CFK-Rohr wurde ausgepackt und vom Alurohr abgezogen. Hat bestens funktioniert und die 50cm wiegen 9 Gramm. Ergo ein Metergewicht von 18g für einen Innendurchmesser von 12mm, außen ca. 12,5mm. Gar nicht so schlecht, finde ich! Zum Vergleich: ein konventionelles, axial gezogenes, preiswert käufliches CFK-Rohr mit 8mm Außendurchmesser bringt 32g/Meter auf die Waage.

    Nun erst mal weiter mit dem Rumpf und Kohleausleger. Wie bereits Eingangs erwähnt, ist der Ausleger entgegen dem Plan nicht als Fortsetzung der beplankten Rumpfkeule ausgeführt sondern als Kohlerohr. Und um es vorweg zu nehmen: ich kann mir nicht vorstellen, daß ich die Beplankung des schlanken Auslegers hinbekommen hätte. Die Keule war mir schon genug. Im Bild die verwendeten Teile. Spanten Nr. 3 und 4 sind schon auf das CFK-Rohr aufgeklebt, wobei Nr. 4 nur noch als kümmerlicher Überstand zu bezeichnen ist. Das flache Teil ist der Rumpfkiel und nichts geringeres als ein Sandwich aus 2x 0.4mm Sperrholz und einer Zwischenlage aus CFK-Rovings.




    Aufgeschnallt auf die Helling...




    ...geht es ans Beplanken. Zum Einsatz kamen ca. 3.5mm breite Balsaleisten aus 1mm 10g/Brett Balsa. An den wenig gekrümmten Seiten auch mal 7mm breit.







    Es sei nicht verschwiegen: ohne Seku geht es hier nicht. Und ganz schnell wir daraus eine wahre Sekuschlacht. Die Waage zeigt vor dem Verschelifen 15g für dieses Teil.




    Noch ein Blick auf die feine Intarsienarbeit auf der Rumpfunterseite.




    Die Nase ist jetzt drauf und alles verschliffen, vor der Glasmatte...




    Der Rumpf bekam einen einklappbaren Haken für den Gummistart, der Heckausleger hat jetzt endlich einen Träger für das V-Leitwerk und das Leitwerk ist verklebt, mit Glasmatte verstärkt und schraubbar gestaltet. Jetzt erst mal was fürs Auge. Zuerst der Leitwerksteil mit abgenommenem V. Die Ruder sind hier für das Photo mit Tesa angeheftet. Wenn man ganz genau hinsieht, dann erkennt man in der V-Wurzel die Aufnahme für die Schraube. Sie entstand durch Auffüllen eines 5mm Lochs mit Harz-Mikroballon-Gemisch und Bohren eines 3.5mm Lochs nach dem Aushärten. Das ist dann eine stabile und zugleich leichte Kunststoffbuchse.




    ...und jetzt montiert.




    Jetzt zusammen gezimmert in voller Pracht.




    Ich habe damit den Schwerpunkt des Bonsai nachgerechnet, ausserdem das Abrissverhalten und Werte zu minimalem Sinken beim Anstellwinkel kurz vor Abriss. Desweiteren Geschwindigkeit und max. Gleitwinkel im Trimmflug bei bestimmten Einstellwinkeldifferenzen. Es wird, nicht nur von Ranis, behauptet, dass die Rechenergebnisse der später erflogenen Realität ziemlich nahe kommen. Vorausgesetzt natürlich, man hat v.a. die Flügelgeometrie und Profilierung genau so gebaut wie man sie in FLZ modelliert hat. Ich sehe einen riesen Vorteil in Programmen wie FLZ-Vortex v.a. auch darin, daß evtl. vorhandene Klappen in ihrer Geometrie und Stellung bereits auf dem Reissbrett für Standardsituationen, wie etwa Schnellflug, Thermik, Landung, ausgelegt werden können. Oder umgekehrt die Tauglichkeit einer Konfiguration, sei sie käuflich, oder auch einem Plan entnommen, überprüft werden kann, bevor gekauft bzw. gebaut wird. Der Bonsai ist natürlich sehr unkompliziert, war für mich aber ein schönes Übungsbeispiel und trotz seiner Einfachheit schon ein bemerkenswertes Aha-Erlebnis.
    Das erste Bild zeigt die Werte im Trimflug. Die EWD habe ich hier mit 1.6 Grad vorgegeben. Die Software wirft hierfür eine Schwerpunktlage von 55mm aus. Genau wie im Plan angegeben! Das Bild zeigt im Grunde die umgekehrte Auswertung. SP bei 55mm vorgegeben (links unten), was ist der Anstellwinkel etc.? Man beachte das Eigensinken von 0,64m/s (Mitte unten). Dazu später mehr. Oben links ist durchgezogen grün die ca-Verteilung aufgetragen. Gestrichelt grün darüber das maximale ca, welches das Profil vor Abriss hergibt. Die ca-Verteilung ist weitestgehend horizontal. Ein Zeichen für eine gute Annäherung an eine elliptische Auftriebsverteilung, also geringster induzierter Widerstand.




    Jetzt wird das Höhenruder -3,3 Grad ausgeschlagen um max. ca anzufahren. Man erkennt, dass die Fluggeschwindigkeit um 30% zurück geht und viel wichter, dass das Sinken auf 0,38m/s reduziert wird. Damit sollte man in schwacher Thermik obenbleiben!




    Und zu guter letzt noch ein bischen mehr Höhenruder, um die Abrisskante gerade eben zu überschreiten. Man sieht, dass der Abriss in der Mitte beginnt. Damit sollte der Vogel gutmütig durchsacken um Geschwindigkeit aufzunehmen anstatt unkontrollierbar seitlich abzuschmieren.




    Wir sind inzwischen bei Schwachwindbedingunen nach Abwurf von einem 10m Hügelchen thermisch aufgestiegen und ein andermal prima bei mäßigem Wind an einer Kante geglitten. Die Kiste fliegt, eingedenk des geringen Gewichts und der geringen Größe, erstaunlich schnell. Selbst kräftigerer Wind ist kein Problem per se, einzig die dann üblicherweise starken Böen in Bodennähe machen dem Flieger zu schaffen. Das dünne Profil hat wirklich schön wenig Widerstand. Wenn schon Hangfliegen, dann ist es wohl besser gleichmäßigen überregionalen Wind zu suchen, außerhalb thermisch aktiver Zeiten. Oder eben thermisches Wetter, aber dann nur an Tagen ohne nennenswerten überregionalen Wind.
    Anbei noch ein Photo vom Cockpiteinbau. Die Anlenkung des Leitwerks geschieht per Fadenanlenkung, was wohl geholfen hat im Ausleger ordentlich Gewicht zu sparen. Die Beschriftung "20mA" ist die Stromaufnahme von Empfänger und Servos unter Zug durch die Rückstellfedern im Leitwerk.
    RC-Komponenten:
    - Empfänger ACT DSL-4ST
    - 2x Pichler S708 Servos
    - versteckt in der Nase ein 4S 180mAh KAN Akku





    Das andere Ende der Seilzuganlenkung. Den Gegenzug macht eine Torsionsfeder aus 1/2mm Stahldraht.




    Voila, der finale Anstrich ist gemacht. Für die geduldigen Mitleser nun also ein Photo vom Bonsai im kleinen Schwarzen, lackiert.




    Flugeigenschaften





    Stand der Dinge

    *** Resume ***
    Im Grunde nicht schwierig zu bauen, es sollte aber nicht das erste Holzbaumodell sein, denn der sphärische Rumpf ist schon ein ziemliches Geduldspiel und nichts für Anfänger.

    Ein 10mm CFK-Rohr statt 12mm, wie von mir verwendet, sollte noch stabil genug sein und das Schwerpunktthema weiter entschärfen, evtl. sogar einen 1zelligen Lipo als Empfängerakku ermöglichen, für diejenigen die es noch leichter mögen.

    Wenn ich mir einen fähigen Filmer greifen kann, dann wird es auch ein Filmchen für rcmovie.de geben, den ich dann hier bekannt machen werde.

    Bis dann - Holm und Leistenbruch!