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Akaflieg Karlsruhe: Update zur AK-X

Diesen Monat ging es wieder an vielen Stellen bei der AK-X weiter:

Zum Einen wurden viele Teile fertiggestellt und zum Luftfahrtschweißer der Akaflieg Stuttgart gebracht. Hierzu zählt der Steuerknüppel, die Bedienstange der Bremsklappe, der Verrieglungshacken des vorderen Fahrwerkes, die Lagerung der Seitenruder-Anschlusstüte zwischen Winglet und Flügel und die beiden Knickstreben des Haupt-Fahrwerks. Bei der Gelegenheit konnte auch das geschweißte Fahrwerksbein des Hauptfahrwerks abgeholt werden. Nach Zusammenbau der Dämpfer konnte somit die Baugruppe von Dämpfer, Fahrwerksbein, Schwinge und Achse das erste Mal zusammengebaut werden (siehe Bild).

Die letzten Titanfrästeile der Knickstreben des vorderen Fahrwerkes wurden vom ISTM gefertigt, die zugehörigen Schweißgestelle konnten gebaut und die Teile ebenfalls bei Wolf Hirth abgegeben werden. Da die Konstruktion der vorderen Knick-Streben jetzt nur noch Rohre sind und die Verbindungs-Strebe als Frästeil ausgeführt wird, sind wir zuversichtlich, dass Wolf Hirth diese Schweißen kann. Parallel hierzu wurde die zweite Dämpfer-Schale des vorderen Fahrwerkes gedreht und gefräst.

Ein weiterer großer Schritt war ebenfalls die Lieferung unserer 3D-gedruckten Bugfahrwerksgabel (siehe Bild). Nach kleinen Anpassungen passt die Bugkupplung hinein und wir hoffen, dass bis zur nächsten Monatsmail das vordere Fahrwerk ähnlich weit wie das Hauptfahrwerk fortgeschritten ist.

Bei der Steuerung wurden alle noch fehlenden Frästeile auskonstruiert und Fertigern zugeschickt, welche bis Ende nächsten Monats gefertigt sein sollten.

Bei den Instrumenten haben wir nun die Komponenten von LXNav erhalten. Hierzu zählt ein LX9000 mit V8 und Hawk, sowie Knüppel-Fernbedienung und zusätzlichen kleineren Komponenten. Auch hier möchten wir uns ausdrücklich für diese großzügige Unterstützung durch LXNav bedanken.

Da der bereits gebaute I-Pilz aus Kohlefaser nicht passt, wurde der I-Pilz angepasst und per 3D-Druck direkt die Negativform gedruckt. Der Bau aus Glasfaser und das Entformen hat sehr gut geklappt und nächste Woche werden die Ausschnitte auf der Fräse der Akaflieg Stuttgart gefertigt. Das Gesamtrettungssystem befindet sich aktuell bereits auf dem Weg zu unserer Werkstatt. Der Schaltplan für die Elektronik wurde erstellt und die Position der Sicherungen, Hauptschalter und Steckern festgelegt. Bei der Lackierung der AK-X ging es nun endlich voran, seitdem ein Mitarbeiter nach längerem Krankheitsausfall nun daran arbeitet. Davor haben wir noch einige Anpassungs-Arbeiten am Rumpf gemacht, damit die Lackierung schneller voran geht. Wir hoffen, dass der Rumpf bis Mitte November fertiggestellt ist, sodass man hier die restlichen Baugruppen einpassen kann. Es geht mit großen Schritten voran, was aber auch nötig ist, damit der Standschwingversuch Anfang nächsten Jahres durchgeführt werden kann. Quelle: ‚akaflieg-karlsruhe.de‚.

Die Akaflieg stellt vor: D-45 „Ceres“

Seit Beginn des Jahres arbeitet das Engineering-Team der Akaflieg an einer Neuauflage ihres neuesten Prototyps, der D-45. Das ehemals „Helene“ getaufte Projekt war ein Segler der Rennklasse, der durch den Einsatz neuer Materialien, sog. Prepregs, höhere Flugleistungen erreichen sollte. Aufgrund verschiedener Umständen, wie der Teamstruktur, die Coronapandemie oder einer geringeren erwarteten Leistungs-Steigerung durch Prepregs als ursprünglich gedacht, wurde sich im letzten Jahr gegen eine weitere Verfolgung des Projekts in seiner ursprünglichen Form entschieden.

Das bedeutet, dass sie sich seitdem auf der Suche nach einem neuen Projekt-Schwerpunkt befanden. Erst wurde ein Wellenflugoptimierter Prototyp als neue Projektidee verfolgt. Es wurde im späteren Verlauf jedoch klar, dass sich unter der Einschränkung der maximalen Mindestanfluggeschwindigkeit von 80 km/h keine drastische Verbesserung von Wellenflugperformance darstellen kann. Seitdem (Herbst 2023) wird die aktuellste Version des Projekts verfolgt. Die D-45 „Ceres“ soll ein simples 15 m Flugzeug der Rennklasse werden, bei dem versucht wird, einen bereits bekannten Rumpf mit neuen Flächen auszustatten. Das Design ist zeitgemäß und soll vor allem Fokus auf den Konstruktions- und Prototyping-Prozess legen.

Anhand der daraus entstehenden Erfahrung soll eine ausführliche Dokumentation dabei helfen, Wissen in der Akaflieg zu sammeln und zu halten, was eines der Hauptergebnisse dieses neuen Prototyps wird. Zusätzlich dazu wurden schon erste Schritte darin gemacht, Hürden für das Prototyping von Segelflugzeugen abzubauen. Ein im Rahmen von einer Studienarbeit erprobtes neues Fertigungsverfahren, bei dem XPS-Schaum als Formbaumaterial verwendet wird, soll Kosteneinsparungen von bis zu 95 % zu gewöhnlichen Formbaumaterialien versprechen. Zusätzlich dazu haben sie ihr Wissen zum aerodynamischen Auslegungsprozess durch eine weitere Studienarbeit vertiefen können. Beim Simulieren und Optimieren von Laminarprofilen ist dabei auch eine sehr vielversprechende aerodynamische Auslegung entstanden. Sowohl die Ergebnisse zum Formbauprozess als auch die Ergebnisse zum aerodynamischen Auslegungsprozess werden zusätzlich durch weitere Studienarbeiten validiert, die jetzt gerade anlaufen.

Bei der D-45 „Ceres“ geht es nicht primär um das dabei entstehende Flugzeug, sondern um das Wissen und die Erfahrungen, die bei dem Konstruktions- und Fertigungsprozess gemacht werden. Damit soll ein stabiler Grundpfeiler gelegt werden, um weitere Prototypen des gleichen Typs mit interessanten Modifikationen realisieren zu können.

Weitere Updates zu der D-45 „Ceres“ wird es in Zukunft zu lesen geben, oder auch auf Instagram. In zwei weiteren Artikeln wird sich das Engineering-Team der Akaflieg mit den Themen der bereits absolvierten Studienleistungen beschäftigen. Zusätzlich dazu werden viele kleine Updates zum aktuellen Stand folgen. Quelle. ‚akaflieg.tu-darmstadt.de‚.

RDS – Klappensteuerung mit Teleskopwelle und Aktuatoren

Zur Realisierung der Flächenklappen wird das Steuerungskonzept vollständig neuentwickelt. Die Flächenklappen sollen mit Aktuatoren automatisch angesteuert werden, um die optimale Einstellung für jeden Flugzustand zu bestimmen. Aktuell konzipieren wir das mechanische Steuersystem der Querruder und Wölbklappen, die sowohl bei ein- als auch ausgefahrener Flächenklappe vollständig angesteuert werden müssen. Da es hierfür bisher keine Designs aus früheren Konstruktionen gibt, konnten wir nicht auf altbewährte Mechanismen anderer Segelflugzeuge zurückgreifen und experimentieren mit neuen Konzepten. Bei der Umsetzung eines Kupplungsmechanismus zur Schnittstelle von Aktuator und Wölbklappenhebel, wobei wir bereits bei der Sensorik Fortschritte verzeichnen können.

Momentan konzentrieren wir uns auf ein Rotating-Drive-System RDS. Es basiert auf dem Prinzip einer Teleskopwelle, die mit in der Flächenklappe verfährt. So wird sichergestellt, dass die Wölbklappe über den gesamten Ausfahrweg ansteuerbar bleibt. Das System besteht aus wenigen Einzelteilen und ist einfach wartbar. Jedoch wird die Technik bisher nur im Modellflug verwendet. Wir arbeiten an der Frage, ob dieses System sich auch für Segelflugzeuge eignet. Dazu existiert bereits ein Steuerungs-Mock-Up, an dem nun experimentiert wird. Ein zweiter Ansatz, der eine Parallelogramm-Führung aus Steuerstangen vorsieht, liegt erstmal in der Schublade. Die Platzersparrnis, die das RDS uns bietet, ist bei dem schmalen Profil der B14 verlockend.

Weiter geht’s mit der Forschung: Um den Entwurfsprozess der B14 voranzubringen, wird in diesem Wintersemester von unseren Mitgliedern das Modul „Flugzeugentwurf III“ belegt. Im Rahmen dieses Moduls sollen verschiedene Auslegungsparameter für die B14 ermittelt werden. Als erste Grundlage wird der aktuelle B14-Flügel betrachtet, welcher auf Basis mehrerer Abschlussarbeiten entstanden ist. Anhand der zugrundeliegenden Bauvorschrift soll ermittelt werden, welche Rollraten und anderen wichtigen flugmechanischen Kennwerte für die B14 realisiert werden müssen. Basierend auf diesen Werten wird die Dimensionierung der Querruderruder vorgenommen. Die dabei auf die Ruderelemente wirkenden Kräfte sollen ermittelt werden, damit die notwendigen Kräfte für die Ansteuerung abgeschätzt werden. Dasselbe wird ebenso für die Wölbklappen vorgenommen. Da es sich bei der Auslegung um einen iterativen Prozess handelt, sollen die Ermittlungsmethoden so gestaltet werden, dass die Parameter schnell geändert werden können, falls sich Anforderungen ändern oder neue Kenntnisgewinne erzielt werden. Dies soll durch die Nutzung eines parametrisierbaren MATLAB-Skripts erreicht werden.

Durch die Definition dieses festen Aufgabenpakets bis zum Semesterende versprechen wir uns einen deutlichen Fortschritt in der B14-Entwicklung. Durch geplante Abschlussarbeiten, die auf diesen Erkenntnissen aufbauen und sie weiterführen, soll der Entwurfsprozess weiter vorangebracht und auch gut dokumentiert werden. Dadurch können auch die zukünftigen Generationen von Akafliegenden am B14-Entwurf weiterarbeiten und die verwendeten Ansätze für eventuelle neue Projekte nutzen. Quelle: ‚Akaflieg Berlin‚.

AK-X Prototypen-Ausstellung

Donnerstag, 2. November 2023, ab 10:00 Uhr, KIT Audimax-Strasse am Forum 1, 76131 Karlsruhe.

Bei der Ausstellung werden nicht nur unsere Prototypen der letzten Jahrzehnte (AK-5, AK-5b, AK-8) präsentiert, sondern auch unser aktuelles Projekt, die AK-X. Mit der AK-X entwickeln wir ein neuartiges Nurflügel-Segelflugzeug, das durch besonders hohe Flugleistung überzeugt und dabei vor allem noch gutmütige und handhabbare Flug-Eigenschaften aufweisen soll. Die Entscheidung für dieses Projekt wurde getroffen, da konventionelle Konzepte in den letzten Jahren schon ausgiebig von Segelflugzeug-Herstellern oder anderen Akafliegs erforscht und iterativ verbessert worden sind.

Eine große Leistungssteigerung ist deshalb nur mit einem radikal anderen Konzept, wie bei der AK-X, möglich. Dabei treten aber auch viele Herausforderungen auf, die wir eigenständig lösen müssen. Kommt gerne bei der Ausstellung vorbei, wenn ihr mehr dazu erfahren wollt. Natürlich könnt ihr euch auch hier auf unserer Homepage oder unserem YouTube-Kanal bereits im Voraus über unsere Projekte informieren. Quelle: ‚Akaflieg Karlsruhe‚.

Segelflugzeug der Rekorde ist 50!

Wenn das immer noch größte Segelflugzeug der Welt 50 Jahre alt wird, machen wir uns auf zum Flughafen Waggum, um einige Pioniere dieses wunderbaren Segelflugzeugs zu treffen. Und erleben einen Bilderbuchstart von SB10, dem Aushängeschild der studentischen Vereinigung Akaflieg der TU Braunschweig. Michael Preß, einer dieser Pioniere, hat den Termin organisiert und auch die technischen Daten für diesen Artikel zusammengetragen. Immerhin ist von einem Stück Luftfahrtgeschichte die Rede. Und ganz entscheidend von einem Meilenstein, der bis heute die Luftfahrtindustrie verändert hat. Es ist der Einsatz von carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK) – erstmals eingesetzt bei der SB10!

Als erstes Segelflugzeug erreichte die SB10 eine vermessene Gleitzahl von über 50
Oberstes Entwicklungsziel für die SB10, berichtet Michael Preß, war die Steigerung der Flugleistung. Und fährt fort: Weil damals keine wesentlichen aerodynamischen Verbesserungen oder bessere Flügelprofile in Aussicht standen, schien die Vergrößerung der Flügelspannweite das wirksamste Mittel zur Leistungssteigerung – ein Weg, den die Akaflieg bereits beim Vorgängerflugzeug SB9 erfolgreich beschritten hatte. Mit ursprünglich 18 Metern Spannweite, die durch ansteckbare Flügelenden auf 21 Meter erweitert wurde.

Um den Bauaufwand für das neue Flugzeug in Grenzen zu halten, wurden die bewährten Tragflächen der SB9 wieder verwendet und durch ein 8,7 Meter langes Flügelmittelstück ergänzt. Damit wurde die SB10 mit wahlweise 26 oder 29 Metern Spannweite das größte fliegende Segelflugzeug der Welt. Dieses Flügelmittelstück konnte allerdings mit der notwendigen Festigkeit und Steifigkeit und vertretbarem Gewicht nicht mehr in der üblichen Bauweise aus Glasfaser-verstärktem Kunststoff (GFK) gebaut werden. Da bot sich die gerade neu entwickelte Kohlenstoff- oder Carbonfaser an, die eine deutlich höhere Festigkeit und Steifigkeit bei geringerem Gewicht als Glasfaser versprach. Weil es noch keine zugelassenen Werkstoff-Kennwerte für die neuen Carbonfasern gab, mussten dafür bei der Akaflieg aufwendige Festigkeitsversuche und -Nachweise erbracht werden. Heute werden nicht nur Tennisschläger und Rennräder, sondern auch große Teile der Airbus- und Boeing-Flugzeuge aus CFK gebaut, aber das weltweit erste Flugzeug mit einem tragenden Flügel aus CFK war vor 50 Jahren die SB10. Als erstes Segelflugzeug erreichte sie eine vermessene Gleitzahl von über 50. Bedeutet: Aus 1000 Meter Höhe kann die SB10 in ruhiger Luft über 50 Kilometer weit gleiten. Und sammelte Titel und Rekorde.

Ende 2003 wurde nach über 30 Jahren eine Grundüberholung nötig, die jedoch die aktive Akaflieg-Gruppe überfordert hätte. Damit drohte der SB10 die Abschiebung in ein Museum – für einige „Alte Herren“ eine schwer erträgliche Vorstellung. Die deutsche Segelflug-Legende Helmut Reichmann beschrieb in einem Buch die SB10 als „das größte, vielleicht auch das beste und schönste Segelflugzeug der Welt“. Inzwischen gibt es zwar einige als Einzelstücke oder in Kleinserie gebaute Segelflugzeuge mit mehr als 30 Metern Spannweite, allerdings haben sie einen ausklappbaren Motor und gelten als Motorsegler. Damit ist die SB10 mit 29 Metern immer noch das größte reine Segelflugzeug der Welt. Das „Beste“ ist sie sicher nicht mehr – durch Weiterentwicklung der Aerodynamik wie zum Beispiel hochgebogene Flügelenden, sogenannte Winglets, und neue Profile erreichen die besten Segelflugzeuge inzwischen Gleitzahlen von 60 bis 70. Und auch die neue SB15 der Akaflieg, ein schlanker und vergleichsweise leichter Doppelsitzer mit „nur“ 20 Metern Spannweite, der gerade in der Akaflieg-Werkstatt von einer neuen Generation entsteht, wird der SB10 ebenbürtige Flugleistungen haben. Aber wie sie da am Himmel schwebt und kreist, Vögeln gleich die Thermik nutzend, ist es ein wunderbarer Anblick. Wie lange noch? Auf die nächsten 50 Jahre, hieß es am Wochenende. Quelle: ‚Braunschweiger Zeitung‚.

Segelfliegen für die Wissenschaft

Das, was in den nächsten drei Wochen auf dem Stendaler Flugplatz passieren wird, fasst Idaflieg-Präsident Kai Weber ganz kurz mit den zwei Worten „wissenschaftliches Fliegen“ zusammen. Es geht um Flugzeuge und es geht darum, wie Wissenschaftler diese optimieren können, oder um ganz neue Modelle. Denn in Deutschland gibt es zehn akademische Fliegergruppen, die sich kurz Aka­flieg nennen und die an einer Universität oder Hochschule ansässig sind. „In unseren Vereinen werden Flugzeugprototypen gebaut, erforscht und erprobt“, erklärt Kai Weber. Das passiere in der Regel nicht als Studieninhalt, sondern in der Freizeit, „aus Begeisterung“. Der Student könne in seiner Akaflieg-Zeit lernen, wie man ein Flugzeug entwickelt und baut, und meist sogar noch einen Flugschein machen. Quelle: ‚Volksstimme.de‚.