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Tank-Prototyp

Die Gazaile verfügt original über zwei AFK-Rumpftanks mit zusammen 60 l Kapazität („auf dem Schoß“ hinter dem Armaturenbrett und unter den Knien). Kann man prinzipiell machen, aber es gibt gleich mehrere Argumente dagegen:

  1. Epoxidharz ist (auch mit diversen Beschichtungen aus anderen Harzen) nicht besonders kraftstoffbeständig. Es gibt daher leider mehr als genug Experimentals und UL’s, deren GFK-Tanks nach wenigen Jahren „sifften“ oder sich das Harz aufgelöst und Kraftstofffilter verstopft hat. Ersteres ist bei einer Holz-Tragfläche, nun ja, ungünstig. Zweites ist nur dann unschön, wenn man mal wieder langsam und niedrig (z.B. beim Start) und/oder kein begeisterter Segelflieger ist ;-).
  2. Im Falle eines Crashs werden die Tanks gerne vom zurückdrängenden Motor aufgerissen, der Kraftstoff fließt einem über die Beine und entzündet sich am heißen Auspuff…
  3. Last, but not least: Die Tragflächenwurzel / der Holm wird mehr belastet als mit Flächentanks.

Daher bekommen unsere (Mario und meine) Gazaile’s Alu-Flächentanks. Einmal dicht, immer dicht. Den unvermeidbaren Gewichtsnachteil ggü. der AFK-Lösung (ca. 4 kg für alle Tanks zusammen) nehmen wir dafür gerne in Kauf.

Dazu habe ich eine von innen in die D-förmige Torsionsnase der Tragfläche einschiebbare Tankform entworfen. Die Nasen-Halbrippen werden ausgehöhlt und mit CFK verstärkt (deren Festigkeit habe ich vorher berechnet). Da Aluminium im Gegensatz zu GFK/AFK nicht besonders flexibel ist, bekommt jede Tragfläche aufgrund der Verformung bei hoher g-Belastung zwei miteinander verbundene Einzeltanks.

Erste „Anprobe“ der gelaserten und gekanteten Teile aus 1 mm AW6082-Blech (hier der Innentank):

Flächentank (II).
Flächentank-„Bausatz“.

Dazu gibt’s für die Kraftstoffentnahme auch die passenden Schlauchnippel mit Schweißende (aus dem gleichen Material – da lohnt sich mal wieder meine auf CNC umgebaute Drehbank 🙂 ):

Schlauchnippel für Tank.

Ob die Rohrquerschnitte und Wandstärken/Verstärkungsrippen alle richtig berechnet sind, wird die erste Probebetankung mit Wasser nach dem Verschweißen zeigen. Fortsetzung folgt (Schweißen, dann Drucktest – vielleicht können die Tanks noch ein wenig leichter werden).

Bei Interesse: Die Tanks kann man von uns „beziehen“…

Lufteinlass Motor und Abstellklappe

Auch hier gefiel mir die Originalform nicht und ich habe eine eigene Form konstruiert, im CFD und FEM auf Stabilität geprüft und dann aus XPS-Schaum hergestellt (CNC-gefräst, versteht sich).

Zunächst eine Basisplatte auf einer ebenen Unterlage laminiert. Damit sich die Basisplatte bei Aufheizung durch den Motor nicht verzieht, ist dieses Laminat symmetrisch aufgebaut (2 x Glas 105 g/m², 2 x Kohle 163 g/m², 2 x Glas 105 g/m²). Dann den Lufteinlass darauf laminiert. Das Herauslösen des Schaums war trotz Trennmittels und Verwendung von Azeton für die Reste eine längere Angelegenheit. Das nächste Mal probiere ich mal eine Wachsform…

Der Dieselmotor benötigt für das „schüttelfreie“ Abstellen noch eine Klappe, die ihm die Luftzufuhr und damit die Kompression beim Ausschalten nimmt. Dazu das passende Gehäuse aus AW 7075 samt kugelgelagerter Welle hergestellt. Da wurde die 4. Achse für meine Fräse mal wirklich nützlich (gerade, weil ich das Gehäuse insgesamt 3 Mal gebaut habe, bis das Ergebnis OK war).

Probe-Passung (wird erst verharzt, wenn abgenommen und eloxiert):

Lufteinlass mit Abstellklappe.
Basisplatte Lufteinlass.

Öffnet und schließt:

Abstellklappe offen.
Abstellklappe geschlossen.

Mit der Passung der Klappe bin ich noch nicht ganz zufrieden, da ist noch zu viel Spiel oben und unten (0,07 mm, sagt die Fühlerlehre). Lässt sich aber sehr einfach austauschen 🙂

Kühler-Abluftführung

Da die originale Form der Abluftführung natürlich mal wieder nicht passt, eine eigene Form hergestellt. Darauf je eine Lage 105 g/m² Glasfaser und 200 g/m² Kohlefaser laminiert (jeweils Köperbindung, die lässt sich hervorragend auch um schwierige Konturen legen). Anschließend das Ganze mit Microballongefülltem Harz an den Kühler angepasst und mit der bereits hergestellten Kühler-Zuluftführung an der Vorderseite verklebt:

Kühler-Zuluftführung (unten) und Abluftführung (oben).

Im Profil kann man gut die bereits in die Form integrierte Ausrundung am oberen Ende erkennen. Diese dient zur strömungsgünstigen Führung der Abluft:

Kühler Zu- und Abluftführung.

Seilabweiser Bugrad

Das Seil bzw. die Kauschen für die Bugradanlenkung sollen nicht auf anderen Metallteilen scheuern. Dafür habe ich einen kleinen Seilabweiser aus PA 6.6 (2 mm stark) hergestellt, der auf einem kleinen, leichten AW2017-Halter (1,5 mm stark) festgenietet wird:

Seilabweiser.

Das Ganze wird künftig am Brandspant C0 seinen Platz finden.

Gesamtgewicht inkl. Nieten: 21 g.

Sammler Kühler-Zuluft, nochmal…

Eigentlich waren die Teile schon fertig, passten aber doch nicht zu den vorgesehenen Öffnungen im Brandspant oder gar zu den dafür vorgesehenen Luftführungen der Motorhaube *Ärger*. Also habe ich zwei  neue Urformen gebaut, mit Glasfaser belegt, geschliffen, gefüllert, geschliffen, …

Die neuen Formen sind links und rechts exakt Flächengleich (gegen Druckdifferenzen und unerwünschte Querströmungen) und enthalten auch die aerodynamische Trennung der beiden Zuluftströme bis zum Kühler:

Neue Sammler-Urformen.

… dann beide Urformen ordentlich gewachst, mit PVA beschichtet und jeweils eine Lage Glasfaser (163 g/m² Köper) und CFK (200 g/m², Köper) nass-in-nass auflaminiert (105 g/m² Glas hätten’s auch getan). Dann nach dem Entformen mit drei dünnen CFK-Streifen verbunden (der mittlere enthält ein eingelegtes Stückchen Okoume) und mit Microballongefülltem Harz an den Kühler angepasst:

Sammler Kühler.

Sammler Kühler (II).

Dauer der „Affäre“: 8 Wochen (ok, abzüglich Umbau der Fräse vielleicht nur 4 Wochen).

Anschließende Anprobe im Rumpf: Passt! 🙂

Bugradabstrebungen, Beplankung Rumpf (I)

Seitenruderanlenkung
Die Seitenruderanlenkung provisorisch mit Bindfäden durch den Spant C6 gefädelt (im Bereich des künftigen Mitteltunnels) und passende Aussparungen in C9B angebracht. Seilführungen aus PA 6.6 gefräst und an Spant C6 sowie am Gashebel angenietet (ohne Bild). Die Seitenruderseile müssen nach der Zulassungsvorschrift CS-23 übrigens min. ∅3,2 mm haben, nicht 2 mm, wie der Konstrukteur es beschreibt.

Abstrebungen Bugrad
Abstrebungen für Bugrad aus ∅12×1 mm 25CrMo4-Rohr abgelängt, rotglühend erhitzt, auf 5 mm Dicke abgeplattet, gebohrt und die 3 mm dicken Plättchen zur Unterfütterung darin eingelötet. Die Postionen für die Umlenkrollen an C0 festgelegt. Künftige Befestigungsbohrung in Abstrebungen Bugrad eingebracht:

Verstrebungen Bugrad.

Beplankung C8-C9
Die obere Beplankung zwischen den Spanten C8 und C9 auf der Innenseite mit verdünntem Harz versiegelt, dann mit angedicktem Harz auf die Spanten und die untere Beplankung geklebt und mit Nagelleisten gesichert:

Verkleben der Beplankung C8-C9.

Nach dem Aushärten von innen die dünnen Leistchen unter die Beplankung geklebt. Das ist eine Quälerei (enger Zugang und die Leistchen sind auch noch in sich verwunden). Das hätte man entgegen dem Rat des Konstrukteurs vermutlich auch vorher verkleben können. Sei’s drum:

Verkleben der Leistchen unter Beplankung C8-C9.

Höhenleitwerk-„Bausatz“ hergestellt.

Nach Durchkonstruktion des gesamten Höhenleitwerks (das Profil ist ein NACA 64012) die Schaumstoffrippen aus XPS ausgefräst, dann die langen Sperrholzrippen aus 1,2 mm und 1,5 mm „starkem“ Okoume hinterher. Schließlich die Nasenleiste aus Apachi (rechts im Bild) mit einem 60°-Fräser (in der Bohrmaschine, die Fräse ist dafür zu klein) innen erleichtert und außen mit den notwendigen Fasen versehen:

Höhenleitwerks-„Bausatz“.

Jetzt fehlen nur noch ein paar kleine Teile für die Trimmklappe und eine schöne gerade Helling.

Ach ja, kleine Planänderung: Da es Berichte darüber gibt, dass das Höhenruder zu empfindlich reagiert, werde ich meine Trimmklappe etwas breiter ausführen (820 mm statt 720 mm). Damit wirkt die Anti-Servo-Funktion der Trimmklappe stärker.

Weitere Motorhalter

… diesmal hat’s etwas länger gedauert, aber da war noch was…

Der untere Motorhalter ist ein Biegeteil aus 3 mm starkem AW 2017. Den ohne passende Biegemaschine in Form zu bringen, erwies sich als reichlich schweißtreibende Übung. Pro Biegung habe ich ~1 h benötigt, dafür mal wieder ein Teil ohne Ausschuss fertig:

Unterer Motorhalter.

Die originalen oberen Motorhalter gefallen mir nicht (2-teilige Konstruktion, 5 mm starke Biegeteile). Deshalb habe ich sie umkonstruiert. Jetzt sind sie aus AW 7075, einteilig und wie üblich, leichter (~25 g pro Motorhalter) und deutlich stabiler als das Original.

Gefräst aus dem Vollen in 3 Aufspannungen (man braucht dafür z.B. einen Sinus-Schraubstock):

Obere Motorhalter (I).

Obere Motorhalter (II).

Blech-Biegeteil im Detail

Das anzuschweißende Teil zur Versteifung der künftigen Bugradstrebe ist im ersten Anlauf nicht am Prüfer vorbei gekommen (da hat sich ein Riss in einer Biegung gebildet). Ich habe das Teil nun konstruktiv überarbeitet, damit es nicht noch einmal reißt (Freistellung für die Biegung: Rundung mit R=1,5 mm, keine scharfe Kante mehr).

Daher noch einmal das Spiel, allerdings diesmal mit vernünftiger Vorrichtung (die spare ich mir bei den einfachen Blechbiegeteilen normalerweise, da langt der Schraubstock mit ordentlich abgerundeten Schonbacken):

  1. Biegevorrichtung mit passendem Innenmaß und -Radien (Minimalbiegeradius 1,5 mm beachten!) aus Alu fräsen, Gewindelöcher zur Fixierung des Blechs schneiden.
  2. 1,5 mm 25CrMo4-Blech auf CNC-Fräse ausfräsen, auf Vorrichtung verschrauben und mit Gummihammer um Vorrichtung wickeln:

    Umlegen des Blechs.

    Umlegen des Blechs.

  3. Fertig umgelegt:

    Fertig umgelegt.

    Fertig umgelegt.

  4. Die Winkel noch etwas richten (das Blech federt immer zurück beim Biegen), danach die „Flügel“ ab- und den Radius ausfräsen:

    Vorrichtung und fertiges Teil.

    Vorrichtung und fertiges Teil.

Das senkrechte, mittige Loch in der Vorrichtung ist der Mittelpunkt des Radius‘ und dient zum wiederholten Setzen des Nullpunks auf der Fräse.

Keine Risse mehr! 🙂

Knüppel bewegt sich!

Etliche Baugruppen sind durch eine konzentrierte Aktion verschweißt worden. Die wurden nun alle von Anlauffarben befreit und müssen noch geprüft und verzinkt werden. Als erste größere Baugruppe habe ich probehalber den Knüppel zusammengesetzt:

Baugruppe Knüppel.

Baugruppe Knüppel.

Die Querruder werden bei meiner Gazaile mittels Edelstahlfeder 100x10x1 automatisch zentriert. Auch hier gefiel mir der Vorschlag des Konstrukteurs nicht besonders (Gummibänder aus dem Campingzubehör – wie lange die wohl leben?) .

Die Rückstellkraft beträgt ca. 14 N (man sieht leider keine Zahlenwerte auf der Skala der Federwaage):

Rückstellkraft ca. 15 N.

Rückstellkraft ca. 15 N.