Kreise dreh´n mit der B14

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In der Akaflieg werden gelegentlich Abschlussarbeiten für Prototypen und andere Projekte geschrieben. Aktuelle Beispiele dafür sind die neuen Außenflügel von Alex „Schrubb“ Hadzhiyski und die Bremsklappen der B13 von Robert „Kobo“ May. B14 Projektleiter und -initiator Tobias „Spargel“ Beelitz hat seine Bachelorthesis dem Grundentwurf der B14 gewidmet und die bisherigen Auslegungsarbeiten des neuen Prototypens in den Bereichen Aerodynamik und Flugleitung dokumentiert. Unter Anwendung des Kriteriums der mittleren Überlandgeschwindigkeit werden so verschiedene Entwürfe betrachtet und das Kreisflugverhalten im Vergleich zu modernen Segelflugzeugen beurteilt, aber das erklärt er selbst am besten:

Erstmal herzlichen Glückwunsch zur bestandenen Bachelorarbeit! Magst du zu Beginn erzählen, was du dir in der Arbeit angeguckt hast?

Danke, danke!!  Also, der erste Teil der Arbeit befasst sich mit der Dokumentation aller Fortschritte [der B14] der letzten zwei Jahre, um zukünftigen Akaflieger*innen unser Vorgehen nachvollziehbar zu machen.  Es ist quasi eine Anleitung zur Erstellung einer elliptischen Grundrissgeometrie, bei der auch die besonderen Aspekte der Flügelklappenkonfigurationen dargestellt sind. Als erste konkrete Bewertung des Entwurfs wird die Auftriebsbeiwertverteilung in Bezug auf das zu erwartende Abreißverhalten analysiert.  

Im zweiten Teil werden verschiedene Kombinationen aus Flügelflächen und Flächenklappenfaktor Hinblicks der mittleren Überlandgeschwindigkeit untersucht. Bei gegebenen Wetterbedingungen, also Aufwindstärke und -verteilung, können Entwürfe anhand der erzielten Flugleistung bewertet werden.

Was hat dich inspiriert, dir die Flügelklappen der B14 anzusehen?

Die Motivation lag vor allem darin, den Grundstein für einen machbaren und am Ende sinnvollen Entwurf zu legen und bessere Startwerte für mögliche Parametervariationen zu liefern. Die Überlegungen zu formvariablen Flügelkonturen sind zwar nichts neues, aber die Umsetzung ist weiterhin kompliziert und nicht alltäglich. Das Zusammenspiel der unterschiedlichen Bereiche [Steuerung, Struktur, Flugmechanik, …] ist vielleicht noch wichtiger und entscheidender für den späteren erfolgreichen Betrieb.

Wie bist du dann an die Fragestellung rangegangen?

Zuerst habe ich mir einen Überblick über bisherige Prototypen mit Flächenklappe geschafft. Die Anforderungen, die ich in der Arbeit aufführe, sind auf Basis der Erfahrungsberichte zum Betrieb der SB11 [Prototyp der Akaflieg Braunschweig] entstanden. Vor allem das Kreisflugverhalten, Kreisradien und -fluggeschwindigkeit stehen dabei im Vordergrund der Untersuchung, die habe ich dann beispielsweise mit dem Arcus von Schempp-Hirth oder der ASG32 von Alexander Schleicher verglichen.  Auch der Input von Alten Damen und Herren [ehemalige Akaflieger*innen] und von den Aktiven der Akaflieg Stuttgart war sehr hilfreich, weil sie an dem Flächenklappenflugzeug fs36 forschen. Dazu kommt noch der Idaflieg Flügelklappen-Workshop im April 2020, der zu einer guten Wissensgrundlage beigetragen hat und mich überhaupt erst auf den Gedanken an so eine Bachelorarbeit gebracht hat. Von der ersten Idee bis zur Fertigstellung sind ungefähr eineinhalb Jahre vergangen.

Was bedeutet das jetzt für den neuen Prototypen?

Für das Projekt B14 wurde jetzt dokumentiert, was dieses Segelflugzeug können sollte und wie realistisch es ist, dies mit der aktuell verwendeten Profil- und Grundrissgeometrie zu verwirklichen. Zusammen mit dem Windkanalversuch der Akaflieg Stuttgart bietet es für uns eine gute Grundlage, um im Detailentwurf des Profils voranzugehen. Die optimalen Kreisradien der B14 liegen noch unter denen von vergleichbaren modernen Segelflugzeugen, aber im alltäglichen Fluggebrauch und bei Wettbewerben wäre eine angepasste Leistung deutlich angenehmer. 12 Quadratmeter Flügelfläche sind zwar das aktuell ermittelte Optimum bezüglich Flugleistung, aber sinnvoller wäre es, die Flügelfläche auf etwa 13 Quadratmeter zu vergrößern und das Profil anzupassen. Daran arbeitet das Entwurfsteam Aerodynamik/Profilentwurf. Parallel läuft auch das Projekt B13e Außenflügel, das uns helfen wird, an einem einfacheren Flügel die Strukturauslegung, Fertigung und Untersuchung eines Bruchflügels durchzuführen.

Für die Teams Steuerungs- und Strukturentwurf sind vorläufige Dimensionen bekannt, die für einen ersten Vorentwurf genügen. Demnächst soll auch ein erstes Mockup der Parallelogrammsteuerung gebaut und getestet werden, sobald die Mechanik verfeinert und an die gegebenen Grundriss- und Bauraumdimensionen angepasst worden ist.