Am Anfang stand die Idee

Auslegung für das Ultraleichte Segelflugzeug
Sky (LU-6)
Der Leitfaden: Ein preiswertes, einfaches, leicht zu fliegendes und sicheres Luftsportgerät, mit einem großen Spaßfaktor und einem neuen Fluggefühl – stimmt nicht, viele Hortenflugzeuge vermittelten schon das gleiche Fluggefühl

Bissingen, 25.12.06




Technische Daten:

Spannweite: 10,3m

Flügelfläche: 8m²

Streckung: 13,3

Leergewicht: 70kg

Zuladung min: 60kg

Zuladung max.100kg

Flächenbelastung min: 16,3kg/m²

Flächenbelastung max: 21,3 kg/m²

Mindestgeschwindigkeit: 54km/h

Höchstgeschwindigkeit: 180km/h

Bestes Gleiten ca.: 25

Minimales sinken : 0,75m/sek

Die Polare ist mit maximaler Flächenbelastung gerechnet



Gerätekategorie

Der Sky soll von seiner Auslegung ein UL-Segelflugzeug sein. Hauptkriterien für ULS sind z.Z. 120 kg Leergewicht inkl. Rettungsgerät und eine Mindestgeschwindigkeit von höchstens 55km/h. Diese Vorgaben sind mit einem Flugzeug in Nurflügelbauweise leicht zu erfüllen.



Transport

Es wird angestrebt, die Tragflügel für den Transport auf dem Autodach auszulegen. Damit die Tragflächen von einer Person gut und schadenfrei auf dem Auto verstaut werden können, sind handliche Abmessungen und ein geringes Gewicht der Tragflügel äußerst wichtig.

Der Tragflügel soll außermittig geteilt werden, dadurch ist nur eine Trennstelle am Tragflügel erforderlich. Die Steuerelemente und die Cockpitverglasung bleiben am linken Tragflügel. Nur zwei Schalen vom Cockpit bleiben übrig, die sich auf der Ladefläche eines Kombis verstauen lassen.
Um die Flügeltiefe für den Dachtransport zu verkleinern, lassen sich die Ruder um 180° auf die Unterseite klappen.



Bauweise

Der Tragflügel wird in Kohlefaser gefertigt. Die Flügelschale wird eine komplette Sandwichschale sein. An dem Fluggerät gibt es keine bespannten Bereiche.
Der Tragflügel ist zweiteilig ausgeführt und außermittig, links neben dem Cockpit geteilt. Die Trennstelle ist eine Zungen-Kastenverbindung.
Das Gesamtgewicht des Sky soll 70Kg nicht überschreiten. So könnte das gesamte Fluggerät auf dem Autodach transportiert werden, ohne die Dachlast zu überscheiten.



Fahrwerk

Das Fahrwerk besteht aus einem großen luftbereiften, gebremsten Hauptrad, es befindet sich leicht hinter dem Schwerpunkt. Das Hauptrad ist nicht gefedert und nicht einziehbar.
Außerdem gibt es ein luftbereiftes Heckrad. Ist das Hauptrad am Boden so wird der Anstellwinkel durch das Heckrad, auf ≈2/3 des kritischen Anstellwinkel begrenzt.
Vor dem Hauptrad gibt es zwei Kufen. Die Kufen haben einen Abstand von ca. einem Meter zueinander. Im Normalfall, bei Windstille, steht der Sky auf dem Hauptrad und den zwei Kufen, so kann auf einen Starthelfer am Flächenende verzichtet werden.
-Ein Starthelfer bringt immer ein gewisses Risiko mit sich.
Ein weiterer Vorteil, der Pilot bekommt schon vor dem Start ein Gefühl für die Windverhältnisse und die Quersteuerung des Skys, weil er gezwungen wird, den Flügel, vor dem Start mit dem Querruder waagrecht zu halten.
Die Kufen sollen kleine Räder bekommen und sind einziehbar.



Rettungsgerät

Es soll ein Gesamtrettungsgerät aus dem UL- Bereich zur Anwendung kommen, z.B. das Magnum 300 speed (soft pack). Dieses Rettungsgerät ist bis zu einer Einhängelast von 320kg und einer maximalen Öffnungsgeschwindigkeit von 220km/h geeignet. Die Abmessungen mit 300x260x140 sind sehr kompakt und das Gewicht von 7,8kg akzeptabel. Zur Unterbringung des Rettungsgeräts würde sich die Einstiegsluke anbieten.



Steuerung

Querruder:
Das Rollen wird mit Querrudern gesteuert. Die QR befinden sich am Außenflügel und erstrecken sich bis zu 50% der Halbspannweite. Das QR soll einteilig sein. (Konstruktionsprinzip Einfachheit). QR-Ausschläge sollen frei von Nickmomenten sein. Aus meinen Erfahrungen im Modellbereich müssen die QR dafür leicht differenziert sein.
Da das Ruderscharnier auf der Unterseite sitzt, ist das Anbringen einer Friesenase schlecht möglich.
Der Ruderspalt auf der Unterseite ist mit einem Klebeband, luftdicht abgeklebt. Auf der Oberseite besitzt das Ruder einen Radius der zum Flügel mit einem 2-3mm Spalt anschließt. Es muss verhindert werden, dass Luft durch den Spalt strömt. Hierfür ist es wichtig, das Steuergestänge zum Ruder luftdicht zugestalten.
Ein Druckausgleich längs der Spannweite durch unterschiedliche ca`s und Ruder- bzw. Klappenausschläge, ist nicht zu vermeiden.

Höhenruder:
Das Höhenruder ist mit dem Querruder überlagert und besitzt die gleiche Steuerfläche wie das QR.
Nicht unproblematisch ist die Empfindlichkeit des Höhenruders bei hohen Geschwindigkeiten. So bewirkt 1° Änderung im Höhenruder bei Vne, eine Geschwindigkeitsänderung von zirka 80km/h. Auf jeden Fall muss die Handkraft ansteigend sei. Dies lässt sich mit einm Trimmruder oder einer Trimmkante erreichen. Schaut man in die Bauvorschriften, dann darf der Steuerweg sogar negativ werden, wenn die Handkraft über der Geschwindigkeit ausreichend groß ist.

Seitenruder:
Als Seitenruder dienen die Winglets. Sie werden als Pendelleitwerke ausgeführt. Es wird nur das kurveninnere Winglet nach außen ausgeschlagen. Bis zu einem Winkel von zirka 10°, vergrößert sich der Auftrieb am WL. Da das WL hinter dem Gesamtschwerpunkt liegt, erzeugt es ein Moment um die Hochachse (Giermoment). Für die Winglets sind Betätigungswinkel von 45° geplant. Die Strömung am Winglet löst bei großen Ausschlägen ab und der Flügel dreht effektiv um die Hochachse.
Betätigt werden die Winglets über zwei Bremsgriffe am zentralen Steuerhorn. Durch die Möglichkeit, die Winglets getrennt anzusteuern, kann man die WL auch zur Gleitwinkelsteuerung nutzen.



Klappen

Wölbklappe:
Die Wölbklappe befindet sich in der Flügelmitte und erstreckt sich über zirka 50% der Spannweite. Im Bereich des Cockpits ist sie auf 0,6m unterbrochen.
Die Wölbklappe hat u.a. Trimmfunktion. Zwischen +15° und –5° beträgt die Geschwindigkeitsänderung ungefähr 50km/h. Bei Flügen mit vorderer Schwerpunktlage (kleines Stabilitätsmaß) trimmt sie etwas weniger, bei hinteren Schwerpunktlagen ist der Trimmbereich größer.
Eine weitere Aufgabe der Wölbklappe ist, das Profil in der Flügelmitte der Geschwindigkeit anzupassen, und die Zirkulationsverteilung über einen großen Geschwindigkeitsbereich, möglichst optimal zu halten. Außerdem bleibt das Profil im Schnellflug, mit einer negativen Wölbklappenstellung, in der Laminardelle.
Außerdem dient die Wölbklappe einer kleinen Mindestgeschwindigkeit. Durch die Erhöhung des ca-max bei positivem Klappenausschlag, vergrößert sich auch das Gesamt ca des Flügels und dadurch verringert sich die Mindestgeschwindigkeit.

Bremsklappen:
Die Wölbklappe dient auch zur Gleitwinkelsteuerung. Als Klappenwinkel sind +15° bis + 60° vorgesehen. In wieweit sich die Bremswirkung der Wölbklappe dosieren lässt, wird die Flugerprobung zeigen. Im ungünstigsten Fall gibt es nur zwei Stellungen, 15° und 60°. Zusätzlich können die Winglets symmetrisch betätigt als Bremsklappe dienen. Dies hat den Vorteil, dass man die Bremshebel mit dem Steuerhorn in den Händen hält. Ohne das Steuerhorn loszulassen, können die Pendelwinglets betätigt werden können und dadurch die Gleitzahl gesteuert werden.



Startarten

UL-Schlepp, F-Schlepp mit einem Motorflugzeug

Gummiseilstart mit Bodenmannschaft

Gummiseilstart mit fester Bodeneinrichtung (Gummi und Sky sind am Boden verankert, das Gummi wird mit dem Flaschenzugprinzip vorgespannt, zum Start betätigt der Pilot eine Klinke und der Sky löst sich von der Verankerung)

Rollstart an steilen Startplätzen

Rollstart mit angetriebenem Rad an flacheren Hängen. Das Rad könnte mit einem Gummimotor angetrieben werden

Für Windenstart ist der Sky, nur bedingt geeignet. Mit der Bugkupplung wird die Ausklinkhöhe kleiner sein, als bei Starrflügeln

Beim Autoschlepp trifft das Gleiche zu

Obwohl sich die Pilotenposition für den Fußstart eignen würde, ist dieser nicht vorgesehen. Bei einer Abhebegeschwindigkeit von 50km/h, ist ein Fußstart zu riskant



Motorisierung

Zukunftsaussichten
Motorisierung mit einem Verbrennungsmotor. Gegenüber herkömmlichen Flugzeugkonzepten mit Hilfstriebwerk, bietet sich der Sky Rumpf für die Anbringung einer Falt-Druckluftschraube an. Der Aufwand für ein Klapptriebwerk (wie bei Segelflugzeugen) , würde entfallen. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Schubachse annähernd durch den Schwerpunkt geht. Ein Ändern der Schubleistung hat dadurch kaum Einfluss auf das Nickmoment.

Sparsames Fortbewegungsmittel
Wenn der Motor und die Luftschraube nur einen einigermaßen vernünftigen Wirkungsgrad besitzen, könnte der Verbrauch pro 100km, bei einer Geschwindigkeit von 140km/h, unter 3 Liter liegen.
Ein Vorteil gegenüber dem Auto ist, ein Flugzeug braucht keine Straßen und es kann Luftlinie fliegen und ist dadurch in der Regel, schneller am Ziel.

Elektroantrieb
Durch das geringe Gewicht ist der Leistungsbedarf auch sehr gering. Vergleicht man den Sky mit einem elektrifizierten Segelflugzeug, dann käme der Sky, bei gleicher Steigleistung mit dem halben Antriebsgewicht aus. Das spart erhebliche Kosten.