Nimbus 4

Der Nimbus war tatsächlich ein ziemlich spannendes Projekt und vielleicht ist es interessant, ein bisschen zu den Hintergründen zu berichten. Als wir das erste Mal darüber diskutiert hatten, im Innenflügel schon die letzte Generation von Profilen für die GPS triangle Scale Klasse zu verwenden, hatte ich ernsthafte Bedenken. Die Idee von Pascal eine Box-Beam Flächenverbindung (wie bei der manntragenden ETA) als zentrale Steckung zu realisieren, erlaubte dann erst eine Umsetzung mit einer „vernünftigen“ Struktur.

Vernünftig ist wahrscheinlich nicht ganz das passende Wort für einen Nimbus 4 im Nachbaumaßstab von 1:3. Das bedeutet für das Modell immerhin ein Spannweite von 8,84m und 23,15kg maximale Abflugmasse um eine Flächenbelastung von 115g/dm^2zu erreichen - bei einer Streckung von knapp 39! Damit hat man den auftriebsabhängigen Widerstand schon ganz gut im Griff, Druck- und Reibungswiderstand minimiert der konsequent auf Gleit- und Steigleistung getrimmte Profilstrak. Für die Dickenverteilung über der dimensionslosen Halbspannweite ergibt sich dann folgendes Bild:

Gestrichelt dargestellt ist die relative Profildicke auf der linken Seite und gepunktet die sich daraus ergebende Bauhöhe im Bereich der größten Profildicke. 90% der Halbspannweite sind also unter 8,5% Profildicke und nur im Bereich der Flügelwurzel wird eine maximale Bauhöhe von mehr als 25mm erreicht. Das ist wirklich, wirklich nicht viel und fordert definitiv vom Piloten gewisse Betriebsgrenzen einzuhalten. Die in diesem Forum viel zitierte „Vollgasfestigkeit“ ist hier nicht gegeben! Die Holmstruktur ist für den folgenden Flugbereich ausgelegt:

Über der Fluggeschwindigkeit sind hier die maximalen positiven Lastvielfachen (Normalflug) und maximalen negativen Lastvielfachen (Rückenflug) gezeigt. Innerhalb der roten Grenzen kann der Flieger bewegt werden – immer vorausgesetzt, dass die Technik sauber funktioniert und die Struktur sowie alle Anlenkungen nicht beschädigt sind. Die positive Parabel ergibt sich durch den Maximalauftrieb, ab der Mindestfahrt kann der Flieger gerade das einfache Lastvielfache erreichen und fliegt. Bei etwas oberhalb von 200km/h wird die Manövergeschwindigkeit erreicht. Durch volles ziehen am Höhenruder kann die maximale Last, für die die Struktur ausgelegt ist, erreicht werden. Das entspricht einem Lastvielfachen von n=28. Möchte man nun noch schneller fliegen, kann man das tun - die maximal ertragbaren Lastvielfachen sinken dann aber bis auf n=11 bei 340km/h. Ich persönlich würde empfehlen, den Geschwindigkeitsbereich über 250km/h zu meiden, um immer Reserven zu haben bei böigem Wetter und um die Gefahr von Ruderflattern gering zu halten. Bei negativen Lastvielfachen begrenzt der Flieger sich durch einen relativ kleinen negativen Auftriebsbeiwert quasi selbst. Kunstflug stand hier auch nicht auf dem Wunschzettel.

Nun ist es natürlich noch interessant zu wissen, wie stark der Flügel näherungsweise unter Belastung durchbiegt. Das sieht ungefähr so aus:

In schwarz ist die unverformte Flügelvorderansicht gezeigt, blau unter einem Lastvielfachen von n=1,5, grün entspricht n=8. Beim Thermikkreisen mit n=1,5 verdoppelt man also in etwa die V-Stellung. Diesen Effekt habe ich z.B. in den Flugmechanik Rechnungen berücksichtigt. Der Fall mit n=8 entspricht der schärfsten Wende beim GPS triangle, über n~8 steigen typischerweise die GPS Empfänger kurzzeitig aus.

Neben der aerodynamischen- und flugmechanischen Auslegung war bei diesem Projekt die Struktur eine größere Aufgabe. An dieser Stelle noch mal recht herzlichen Dank an Jojo und Steffen, die meine Rechnungen auf Plausibilität geprüft haben. Allen zukünftigen Nimbus Piloten wünsche ich viel Spaß und tolle Flüge mit diesem verrückten Flugzeug!

Reaktionen: LimaBravo, NakedZ, DG1000Matze und 7 andere (www.rc-network.de)

Auslegung: www.rc-network.de/forum