Leichtwindsegler
Lucky Lilly

Technische Daten

Konzept

Angeregt durch Heinz Eders Buch "Leichtwindsegler" und Oskar Czepas Solarflieger "QUÄNTCHEN" bekam ich Lust, es mal mit einem Leichtwindsegler zu versuchen. Allerdings ist mir das Auslegen einer Hochstarteinrichtung zu lästig. Daher sollte er einen Elektroantrieb bekommem, aber trotz sich daraus ergebenen Mehrgewicht annähernd die Parameter und Flugleistungen eines reinen Seglers haben. Der Antrieb ist nur als Ersatz für das Startseil gedacht und braucht darum nur so kräftig ausgelegt sein, dass er in der Lage ist, den Segler sicher auf Höhe zu schleppen.

2 Meter Spannweite (wegen der Länge handelsüblicher Kiefer- und Balsaleisten) und eine mittlere Streckung (10) ergeben eine rechteckige Fläche von 40 qdm. Die Rechteckfläche bringt ein angenehmes Abrissverhalten, ohne dass viel geschränkt werden muss (und baut sich leichter). Eigenstabil sollte er fliegen, deshalb ein langer Rumpf mit kurzem Vorderteil und großes Höhenleitwerk. Für eine gute Wendigkeit trotz Steuerung ohne Querruder wählte ich 8 Grad V-Form für die Tragfläche.

Bei angestrebter Flächenbelastung von 20 g/qdm ergibt sich ein Kampfgewicht von 800g. Dazu passte leistungsmäßig als Antrieb ein bereits vorhandener 400er Motor mit 1:4 Untersetzung.

Das Ergebnis dieser Überlegungen sieht so aus:

(Ein Klicks auf den Plan öffnet ein PDF-Dokument.)

Profilauswahl

Das gewählte SD 7032 ist für gute Leistungen bei geringer Re-Zahl entwickelt worden, ohne dass ein Turbulator notwendig wäre. Für Leichtwindsegler wird gerne das daraus abgeleitete dünnere SD 7037 verwendet, das etwas verbesserte Widerstandswerte ausweist. Ich habe jedoch das dickere SD 7032 verwendet, weil es besseren Auftrieb verspricht. Auch bringt die größere Bauhöhe der Fläche mehr Stabilität. Da ich eine unbeplankte Fläche plante, rechnete ich damit, dass die Bespannfolie zwischen den Rippen etwas einfällt. Dort stellt sich dann vielleicht etwas ähnliches wie das SD 7037 ein.

Antriebsversionen

Lilly flog die ersten 2 Jahre mit einem 7,2V-400er Motor und 1:4 Untersetzung (GearCam), 8 Zellen NC (500 - 1600 mAh) und 11x8 Klapplatte. Mit den 500er Zellen hatte sie genau die projektierten 800 g Abfluggewicht. Die Steigleistung war zufriedenstellend - es ging ruhig und sicher bis auf die gewünschte Ausgangshöhe für die Thermiksuche. Im Jahr 2006 probierte ich es mit 3x2100 mAh Lipolys, weil dieser Akku das gleiche Gewicht wie der 500er NC-Akku hat - aber fast die fünffache Kapazität. Damit ging es deutlich zügiger gen Himmel. Die höhere Spannungslage der Zellen (11,1 V statt vorher 9,6 V) brachte nach 2 Flügen aber das Aus für den 400er Motor. Nachdem auch ein zweiter solcher Antrieb den Hitzetot gestorben war, wurde mir klar, dass es so nicht geht. Daraufhin habe ich einen REX 220/1300 in den Bug gesetzt und eine 9x4 Klapplatte montiert. Dieser kleine 30 Gramm schwere Bürstenlose wurde für Indoor-3D-Fliegen entwickelt und bringt einen Schub von mehr als 400 Gramm. Er zieht die jetzt 740 Gramm schwere Lipoly-Lilly steil in den Himmel. Damit der Schwerpunkt mit dem jetzt viel leichteren Antrieb ohne zusätzliches Blei eingestellt werden konnte, war die Rumpfspitze viel zu kurz. Ich habe kurzerhand die Tragfläche um 4 cm nach hinten verschoben (siehe: Verschieben der Tragfläche).

Flugerfahrungen

Am besten lässt es sich so ausdrücken: Lilly klebt am Himmel. Besonders deutlich wird das bei Windstille, z.B. in der Abendflaute. Dann gleitet sie langsam und ruhig vor sich hin - man könnte meinen, dass sie überhaupt nicht sinkt.

Leichter Wind ist kein Problem. Es kann auch schneller geflogen werden, wobei der Gleitwinkel erstaunlich gut ist.
Kreisen geht prima, wenn der Kreis nicht zu eng wird. Ansonsten hat sie eine leichte Tendenz, nach innen zu kippen - dann muss gegengesteuert werden. Bei engen Kreisen muss recht stark Höhe gezogen werden. Die Reaktionen auf das Seitenruder kommen prompt und fast ohne die 2-achser-typische Verzögerung. Leichtes Pumpen stabilisiert sich von alleine. Wenn das Pumpen zu stark wird, schaukelt es sich auf und muss gegengesteuert werden. Von Fliegen fast mit Schrittgeschwindigkeit bis zügiges Gleiten ist alles drin. Beim Aushungern gibt es keine Abkipptendenzen. Zur Landung kann sie fast bis zum Stillstand gebracht werden.

Trotz der violetten halbtransparenten Folie auf der Tragfläche ist Lilly bis in eine Höhe von 400 m gut sichtbar. Das Rechteck der Tragfläche sieht von unten gegen den blauen Himmel fast schwarz aus. Höher als 400 m zu fliegen, habe ich mich bisher nicht getraut, weil es darüber zu starken Aufwinden kommen kann, und wir haben ja keinerlei Abstiegshilfen. Es kann dann passieren, dass man trotz Variometer keine Stelle findet, wo es wieder abwärts weht.

Einige Worte noch zum Schwerpunkt: Der angegebene Schwerpunkt gilt für Windstille oder wenig Wind. Ein Schwerpunkt 1 - 3 mm weiter vorne ist unkritisch und bei stärkerem Wind oder für die ersten Flüge angebracht. Schwerpunkt schon wenig weiter hinten als angegeben bringt eine höhere (!) Fluggeschwindigkeit, deutliche Sinken und schwammige Ruderreaktionen.

Historisches

Lucky Lilly heißt Lucky Lilly, weil noch vor dem ersten Flug ein schlecht befestigtes Hängeregal, voll mit Büchern und Zeitschriften, auf die fertigen Tragflächenteile gekracht ist."Alles zerquetscht" dachte ich, als ich die zu graben begann. Zu meinem Erstaunen brauchte ich nur die Folie in einem Rippenfeld ersetzen. Alles andere war unbeschädigt. Daher: Lucky. Lilly wegen "lila".

Eines Abends im Juni 2006 kamen beim gemütlichen Floaten in der Abendsonne keine Reaktionen mehr auf die Steuerung. Der gerade geflogene weite Kreis wurde enger, schneller und steiler Richtung Erdmittelpunkt. Es folgte ein Einschlag mit einem Geräusch, bei dem mir sofort klar war, dass einige Zeit auf der Werkbank fällig wird. Die Analyse ergab, dass einer der Drähte am Steller abvibriert war. Der verwendete Rondo sitzt direkt auf den Anschlüssen des 400er Motors. So praktisch, wie diese Konstruktion auch ist - ich verwende seitdem einen Steller, der innen an der Rumpfseitenwand sitzt und Drähte zu den Motoranschlüssen hat. (siehe: Rumpfreparatur I)

Im März 2007 folge eine weitere Katastrophe. Nach einem halben Jahr Flugabstinenz wurde der erste Startversuch ein Fehlstart. Eigentlich war ruhiges Wetter. Nach dem Abwurf nahm der Flieger die Nase hoch, drehte nach rechts ab und erwischte eine Bö von hinten. Ich hatte die Finger kaum am Knüppel, und musste dann wohl 2 Sekunden zu lange überlegen. Es folgte ein ähnlicher Aufschlag wie oben beschrieben. (siehe: Rumpfreparatur II)

Hinweise für einen Nachbau

Falls jemand den Flieger so oder ähnlich nachbauen möchte, hier einige Hinweise:

Als ich mit dem Bau vom Rumpf begann, habe ich noch keine Fotos gemacht. Erst beim Bau der Tragfläche bin ich auf die Idee gekommen, dass man das ja dokumentieren könnte. Also müssen für die Beschreibung der Rumpfbauweise die Bilder der beiden Reparaturen herhalten.

Die Gitterbauweise vom Rumpf ist natürlich ein Hingucker am Himmel, aber man muss das nicht so bauen. Seitenteile aus 1,5 mm Balsa ergeben auch einen leichten Rumpf. Falls sich jemand entscheidet, den Gitterrumpf nachzubauen, möge er/sie sich nicht von dem labilen Ergebnis beirren lassen. Erst nach dem Bespannen mit Papier (das ist dann Pflicht, Folie gibt zu wenig Stabilität) und dem Lackieren mit Spannlack ergibt sich ein sehr steifer Rumpf.

Die Bilder zeigen die Bauweise schon recht gut. Daher braucht es hier keine ausführliche Bauanleitung - ich beschränke mich auf einige Tips und Hinweise.

Materialstärken

Rumpf:

Leitwerke:

Tragfläche:

Bau der Tragflächen

Zuerst werden die Rippen im Blockverfahren hergestellt. Die Schablonen bestehen aus 3 mm Sperrholz. Ich habe die beiden Rippensätze getrennt hergestellt, da mir der zu bearbeitende Block zu lang erschien.

Die ersten 4 Rippen an der Wurzel werden beplankt - es muß also Beplankungsstärke (1,5 mm) vom Profil abgezogen werden. Für diese Rippen müssen daher ebenfalls 2 Schablonen hergestellt werden. Die Holmausschnitte dieser Rippen sind nach hinten vergößert, da die Holme im Bereich der Steckung doppelt genommen werden. Hier können die Rippen für beide Flächenhälften in einem Rutsch geformt werden - der Block ist kurz genug. Achtung: An die Löcher für das Steckungsrohr denken. Sie sitzen bei jeder Rippe an derselben Stelle, weil ja die Tragfläche in der Mitte keine V-Form besitzt.

Die Abstände der Rippen werden zum Flächenende hin größer. Die Rippen sind ca. 2 - 3 mm in Einschnitte der End- und Nasenleiste eingesetzt. Damit das alles schön rechtwinkelig wird und ich mich nicht vertue, habe ich mir aus einer 15x3 mm Kieferleiste eine Lehre gebaut. Die Leiste bekommt die Einschnitte an den richtigen Stellen. Dann wird eine zukünftige End- oder Nasenleiste zusammen mit der Lehre eingespannt und erhält ihre Einschnitte.

Ein gerades Brett wird mit dem Linien für Holm, Rippen, Nasen- und Endleisten versehen. Die Holme bekommen die Aufdoppelung im Bereich der Steckung. Als erstes wird der untere Holm auf dem Baubrett fixiert. Dabei müssen 1,5 mm dicke Balsareste untergelegt werden, weil die Holme um diese 1,5 mm vertieft eingelassen sind (damit sich die Holme zwischen den Rippen nicht durch die Bespannung drücken, denn diese fällt dort ja etwas ein). Auch an der Endleiste wird an der Vorderkante unten 1,5 mm untergelegt. Sind die beiden Teile fixiert werden die Rippen eingeklebt. Dabei wird die Rippe im Knick noch wegelassen. Die 4 Wurzelrippen (die mit der Beplankung) brauchen ebenfalls eine Unterlage von 1,5 mm. Aushärten lassen, dann oberen Holm einkleben. Aushärten lassen, dann Nasenleiste einkleben.

Die oberen Holme sind ebenfalls um 1,5 mm vertieft in die Rippen eingesetzt (wegen der einfallenen Bespannung). Die Lücke in der Rippe wird mit einem Balsaspan verschlossen und vorsichtig in Kontur geschliffen.

Gerippe vom Brett nehmen und die unteren Rippenlücken mit Span verschließen. Hilfsholm mit Hilfe der Lehre mit Einschnitten versehen und von unten einsetzen (sitzt unten bündig im Profil). Zum Aushärten Fläche wieder auf dem Baubrett fixieren.

Gerippe wieder vom Baubrett nehmen und überstehende Holme und Leisten abtrennen. Die beiden Steckungsröhrchen aus Papier über dem Steckungsstab wickeln (man kann auch ein passendes Alurohr nehmen). Jeweils ein Steckungsrohr in beide Flächenhälften einsetzen und die Flächenhälften mit Steckungsstab zusammenstecken. Ausrichten, fixieren Steckungsrohr verkleben, aufpassen, dass der Steckungsstab nicht mit festklebt.

Gerippe vom Baubrett nehmen und untere Beplankung aufbringen. Danach Flächen wieder auf dem Baubrett fixieren. Verkastung anbringen. Faserrichtung stehend. Im Bereich der Steckung vorne und hinten, ansonsten zwischen den Holmen. Die beiden Felder am Knick noch auslassen. Obere Beplankung anbringen. Flächenende mit Abschlußrippe versehen (1,5 mm Balsa) und Wurzel mit Abschlußrippe (0,8 mm Sperrholz) versehen. Achtung, Loch für Steckungsstab.

Wenn alles ausgehärtet ist, sollte jetzt gründlich verschliffen werden. Auch die Endleiste mußte bei mir vorne noch etwas abgeschliffen werden (mühsam) damit sie schön in die Rippen übergeht. Es fehlt jetzt noch der Knick.

Die letzte Phase des Rohbaus ist etwas kniffelig. An Position der noch fehlenden Knickrippe werden Holme, Nasen- und Endleiste vorsichtig mit einer Laubsäge durchtrennt. An dieser Stelle soll die Fläche im Winkel von 8 Grad wieder verbunden werden. Damit das funktioniert, wird der obere Holm etwas gekürzt und die Berührungsflächen von Nasen- und Endleisten leicht angeschrägt (ganz wenig). Die Wurzelteile werden zusammengesteckt und plan auf dem Baubrett fixiert. Die abgetrennten Flächenteile werden unterstützt und dagegen geklebt. Achtung, keinen Verzug einbauen. Eine Knickverstärkung aus 3 mm Sperrholz wird zwischen die Rippen eingepasst (sehr sorgfältig) und verklebt. Anschließend wird eine Verkastung aus 1,5 mm Sperrholz vorne und hinten angebracht. Die Verkastung sitzt am inneren Rippenfeld auf dem aufgedoppelten Holm. Jetzt fehlt noch eine Rippe, die genau im Knick sitzt. Sie wird dort, wo sich jetzt schon die Verkastung befindet, getrennt und in zwei Teilen eingepasst.

Zum Abschluß habe ich auf die Stoßstellen der Nasen- und Endleiste am Knick ein kleines Stück Bespannpapier geklebt. Ich hatte einfach ein besseres Gefühl dabei. Die Wurzel bekommt an der Hinterkante an der Stelle, wo später die Befestigungsgummies liegen, noch zwei halbkreisförmige Verstärkungen aus 0,8 mm Sperrholz.

Dann kann mit Oracover-Light bespannt werden.

Rumpfreparatur I

Die Beschreibung der Reparatur soll als Ersatz für die fehlenden Baudokumentation des Rumpfes dienen können. Deshalb hole ich hier manchmal ein wenig mehr aus.

Der Rumpf ist einfach kastenförmig mit leicht gerundeten Kanten. Vorne liegen innen Balsafüllstücke damit sich ein schöner Übergang zum runden Spinner schleifen läßt. Der Motor sitz mit relativ viel Sturz hinter einem Sperrholzspant. Damit er gut atmen kann, sind an den Seiten Löcher für die Frischluftzufuhr. Die Verzierung als Auge lag nahe. Die Rumpfseitenwände haben innen eine Verstärkung aus 1,5 mm dickem harten Balsa, Faserrichtung stehend, also abgesperrt. Diese Verstärkung läuft zum Rumpfende hin aus. Die Längsleisten des Gitterteils (Balsa) sind in die Rumpfseitenwände eingelassen und werden mit Balsaleisten bzw. Klötzchen auf Abstand gehalten. Beim Bau habe ich die Seitenteile - geschlossener vorderer Teil und Gitterschwanz - gebaut und diese dann aufgestellt und mit Rumpfboden und Deckel verbunden. Anschließend habe ich den hinteren Teil zusammengebogen und die waagerechten Verbindungen eingesetzt. Das funktionierte gut, weil der Rumpf unten eben ist. Unten im Rumpf ist eine Klappe als Zugang für die Servos, die kopfüber im Servobrett sitzen. Das Seitenleitwerk wird über 2 Seile betätigt, das Höhenleitwerk per Schubstange aus Balsa.

Die ebene Rumpfunterseite hat auch die Reparatur vereinfacht. Das Vorderteil konnte ich wie ein Puzzle wieder zusammen setzen. In die Ritzen habe ich dann dünnflüssigen Sekundenkleber hineinlaufen lassen. Da alle Teile vorhanden waren, ging dieser Teil der Wiederbelebung recht flott.

Für den Gitterrumpf wollte ich diesmal stärkere Listen verwenden. Also mußte dieser Teil neu gebaut werden. Das funktionierte anders als eigentlichen Bau. Ich baute das komplette Teil separat vom Vorderteil. Also: Seitenteile als Gitter aufbauen, aufrecht stellen, zurechtbiegen, Querverbindungen einsetzen. Dann schnitt ich die Einläße in das Vorderteil und setze das fertige Gitterteil hinten ein. Anschließend wurde mit Papier bespannt. Zum Schluß wurde das unbeschädigt gebliebene Seitenleitwerk wieder aufgesetzt. Das Höhenleitwerk hatte ebenfalls nichts abbekommen. Die Schubstange konnte ich flicken.

Rumpfreparatur II

Nach dem zweitem Absturz mit kapitalen Schäden war ich zu faul, den abermals zerbrochenen Gitterrumpf noch einmal nach der gleichen Methode zu reparieren. Ich probierte es auf einfachere Weise.

Alle Teile des Gitters waren vorhanden. Abgebrochen war der Rumpf wieder ummittelbar hinter dem geschlossenen Rumpfteil - offenbar eine Schwachstelle. Ich beschloß, diese zu verstärken. Zunächst schnitt ich die noch am Gitter hängenden Papierfetzen ab. Danach steckte ich die Teile stumpf zusammen und ließ Sekundenkleber in die Ritzen laufen. Somit war das Ganze schon stabilisiert. Anschließend schiente ich den Bereich, indem ich 8x8 mm Balsaleisten innen in die Ecken einklebte. Sie liefen aus dem geschlossenen Teil, durch den Bereich der Zerstörung bis nach hinten in den unzerstörten Bereich. Danach kamen noch Verstärkungsdreiecke an einige Stellen. Jetzt brauchte ich nur noch die leeren Felder mit einer Papierbespannung versehen. Im hinteren Teil habe ich die Bespannung einfach draufgelassen. Die Bespannung verdeckt die abenteuerliche Verstärkung im Inneren des Gitters. Somit bin ich zufrieden.

Verschieben der Tragfläche

Wie bereits eingangs erwähnt, brachte die Umrüstung des Antriebs auf Lipoly und Bürstenlos eine deutliche Gewichtsreduktion im vorderen Teil. Ich hatte die Rumpfspitze sehr kurz ausgelegt, weil sich dies günstig auf die Flugstabilität um die Querachse auswirkt. Die Trägheitsmomente sind kleiner. Leute, die A2-Freiflugmodelle (F1A) bauen, kennen den Trick. Jetzt war der Rumpf vorne zu kurz, bzw. Antrieb plus Akku zu leicht.

Als Lösung bot sich an, die Tragfläche etwas nach hinten zu verschieben. Ausprobieren ergab, dass 40 mm ausreichen würden. Die Flugstabilität würde sich kaum ändern. Zum Glück hatte ich Leitwerkshebelarm und Fläche des Höhenleitwerks reichlich bemessen.

Der Umbau ging problemlos. Das erste Gitterfeld mußte mit einem Füllstück verkleinert werden, weil in diesem Bereich der hintere Flächendübel seinen Platz bekommen mußte. Flächendübel mit einer Trennscheibe abtrennen. Löcher für neue Dübel bohren. Neue Dübel einkleben (die alten verblieben an Ort und Stelle). Rumpfdecke vor der Tragfläche verlängern. Hinten auf dem Rumpf einen Füllkeil aufsetzen, damit die Fläche dort voll aufliegt. Alles mit Farbe retuschieren.

Die folgenden Flüge verliefen ereignislos. Lilly wiegt jetzt bleifrei 740 g, was einer Flächenbelastung von 18,5 g/qdm entspricht. Nicht schlecht für einen Elektrosegler - meine ich.

zuletzt geändert: 11.5.2010