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Beschreibung:
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Die heute populären Hän¢egleiter-Drache,lflugzeuge haben den Nachteil,
daß sie zwecks Steuerung die Verlagerung des Pilotengewichts benötigen, was bei
böigem Wind harte Arbeit erfordert oder sogar sicheres Fliegen unmöglich macht Hier
wird erstmals ein faltbaren, daher leicht bodentransportables und verstaubares Ultraleicht-Flugzeug
beschrieben, das volle aerodynamische Steuerung um alle drei Achsen ermöglicht,
ohne daß der Pilot sein Gewicht verschieben muß, das einen Gleitwinkel von 1 : 18
zu erreichen gestattet, das trotzdem sehr leicht und billig zu bauen ist, das ohne
Motor nur 25 kg wiegt und das ausserdem trudel-, abschmier- und sturzflugsicher
ist.
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Dies wird erreicht durch Benutzung der an sich bekannten Entenbauweise.
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Bei dieser besitzt der vordere oder Vorflügel ein steiler angestelltes
Profil als der hintere oder Hauptflügel. Daher reißt beim Oberziehen die Strömung
am Vorflügel früher ab als am Hauptflügel, wodurch die Nase des Flugzeuges selbsttätig
wieder sinkt. Andererseits erzeugt dieser Vorflügel beim Sturzflug einen stärkeren
Auftrieb als der Hauptflügel, wodurch eine Wiederaufrichtung selbsttätig erfolgt.
Dies betrifft also die Stabilität um die Querachse.
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Beide Flügel werden zwecks Verminderung der Randwirbelverluste sehr
gestreckt ausgeführt, d.h. die Flügeltiefe beträgt nur 1/12 der Flilgelspannweite.
Dies wird möglich durch Benutzung eines stabilen kohlefaserverstärkten Hart-Alu-Rohres
als Nasenholm, siehe unten Der Hauptflügel ist gerade, ohne V-Form, ausgeführt,
damit er leichter zu bauen und zu richten ist; damit aber trotzdem flugstabilisierende
Momente um die Längsachse und Hochachse vorhanden sind, besitzt der Hauptflügel
kurze, aussen aufgesteckte, mittragende, unter 450 nach oben abgewinkelte Flügelohren:
Bei einer Schwankung um die Längsachse wird die Projektion des unten" fliegenden
Flügelohres in die Horizontale größer, die des "oben" fliegenden Ohres kleiner,
der grössere Auftrieb der "unten" fliegend den Flügelspitze und kleinere der "oben"
fliegenden richtet das Flugzeug also wieder auf. Ähnlich wirken diese mittragenden
Flügelohren bei Abweichungen um die Hochachse:"Schiebt" das Flugzeug, vermindert
sich der Luftwiderstand des nachschleppenden tragenden Flügelohres wegen des geringeren
Anblaswinkels, während der Luftwiderstand des voreilenden mittragenden Flügelohres
infolge größeren Anblaswinkeis steigt. Da diese Kräfte am hinteren Hauptflügel,
also hinter den Flugzeugschwerpunkt, auftreten, bewirken sie eine automatische Stabilisierung
der Flugrichtung.
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Durch diese einfache Maßnahme wird also bessere Flugsicherheit erreicht,
als bei den gegenwärtig populären Delta-Flüglern.
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Beim zu Fuß gestarteten und gelandeten Ultraleichtflugzeug muß, zwecks
Erzielung von extremem Langsamflug, ein sehr dickes und stark gewölbtes Flügelprofil
veb'wendet werden. Ist man jedoch in der Luft, will man, um Strecke zu gewinnen
und um gegen den Wind anzukommen, schnell fliegen können (dünnes Profil). Will man
beides, ist also ein variables Profil erforderlich. Gleichzeitig soll jedoch der
Flügel leicht, billig und faltbar sein. Erfindungsgemäß ist es hier erstmalig gelungen,
diese widersprüchlichen Forderungen konstruktiv zu lösen und ein Ultraleichtflugzeug
mit hochqualifiziertem Deckprofil zu verwirklichen: Die erfindungsgemäßen Flügel
benutzen ein dickes Hart-Aluminiumrohr als Nasenholm, z.B. Al Mg Ci Pb Zn F 62 von
10 cm Dicke und 0,8 mm Wandstärke, und ein dünnes Alu-Profil als Endholm (Abb. 1).
Beide werden auf Abstand gehalten durch zahlreiche, in den Vorderholm einsteckbare
Flügel-Latten (Aluminium-Stäbe oder Rohre, (gleichfalls kohlefaserverstärkt)), wie
in Abb. 1 gezeigt.
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Dieser Flügel wird nun beidseitig freitragend mit dUnnem Nylon-Segeltuch
bespannt. Der Endholm und damit die Stoffbespannung wird mittels Federkraft von
den überstellenden FlUgellatten von hinter straffgespannt.
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Damit ist das Flügelprofil jedoch noch symmetrisch, nicht stark c,c;:rölbt,
wie eingangs gefordert. Um ein wahlweise mehr oder weniger gewölbtes Profil zu erhalten,
wird nun unter dem Stoff auf die Oberscite des Nasenholmes entlang dem ganzen Flügel
aus reißfeste Plastikfolie (Polyesterfolie oder Mylar) ein Luftsack geklebt, wie
in Abb. angegeben. Wird dieser (durch Löcher im Nasenholm) mittels eines fußbetätigten
Blasebalgs vom Piloten stark aufgeblasen, bildet sich ein stark-gewölbtes Profil
wie in Abb. 1 gezeigt. Dies eigi?:t sich für Langsamflug. Wird etwas Luft abgelassen,
bildet sich ein schlankeres Schnellflugprofil. Die Längenunterschiede werden durch
die Federn hinten ausgeglichen. Wird schließlich am Boden die Luft ganz abgelassen
und die Flügellatten herausgezogen, kann das Tuch um den Nasenholm zwecks Transport
aufgerollt werden, wie in Abb. 1 gezeigt. Dieses Bau-Prinzip ist neu. Sollte im
Fluge ein Leck entstehen, vermindert sich der Luftdruck in beiden Flügeln gleichzeitig,
denn die Luftsäcke der beiden Flügelhälften sind über die Nasenholm-Rohre kommunizierend
miteinander verbunden. Das Flugzeug bleibt also flugfähig, nur muß jetzt im Schnellflug,
nicht im Langsamflug gelandet werden.
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Damit beim Aufbau das Einstecken der zahlreichen Flügellatten in die
Bohrungen und Zapfen des Nasenholms erleichtert wird, sind an den Zapfen Nylonfäden
befestigt, welche sich durch die rohrförmigen Latten bis ans Ende derselben und
ins Freie erstrecken. Man strafft also den betreffenden Faden und schiebt einfach
die Latte den gespannten Faden entlang, bis sie selbsttätig ihr Loch und ihren Zapfen
gefunden hat. Nach Einhaken der das Segel straffenden Zugfeder ist die Latte gegen
Herausfallen nach hinten gesichert. Die Elastizität der Latten im Fluge ist ein
erstrebenswerter Effekt (siehe unten).
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Die Anordnung von Vor- und Hauptflügel ist so gewählt, daß der Vorflügel
tiefer liegt als der llauptflügel, damit die Luftwirbel des steil angestellten Vorflügels
nicht die Strömung auf der Oberseite des Hauptflügels stören.
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Der Vorflügel ist, zwecks Verkleinerung der Randwirbelverluste, so
stark gestreckt, daß er wegen der nun beträchtlichen Flügelfläche (die Hälfte des
Hauptflügels) nahe an den Hauptflügel herangebracht werden kann, ohne daß die erstrebte
Stabilität um die Nickachse verloren geht.
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Damit gewinnt man den Vorteil, daß der Vorflügel in Griffweite des
Piloten gelangt. Der Pilot kann also durch einfache Handhebel, ohne Verwendung umständlicher
Seilzüge mit Rollen und dergleichen, die Anstellwinkel der Vorflügel-Hälften (oder
die Anstellwinkel von am Ende des Vorflügels angebrachten Steuerklappen) zwecks
Steuerung variieren. Drückt er z.B. die linke Klappe herunter, die rechte herauf,
erhält er Querruderwirkung, d.h. die Ente neigt sich um die Längsachse nach rechts
( und umgekehrt).
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Drückt er beide Vorflügel-Klappen nach unten, erhält er Höhenruderwirkung
(Steigflug, und umgekehrt Sinkflug); also Drehung um die Querachse.
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Hebt er nur die rechte Klappe, erhält der Pilot infolge der einseitigen
Bremswirkung eine Rechtskurve, und umgekehrt Linkskurve, also Drehung um die Hochachse.
(Man kann übrigens, in Griffweite vor dem Piloten, auch eine vertikale Seitenruderflosse
anbringen, wie in Abb. gezeigt, was eine Novität darstellt).
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Hebt der Pilot beide Klappen rasch so stark (fast 900) an, daß die
Strömung abreißt, so erhält er Luftbremsenwirkung, was beim Landen sehr nützlich
ist.
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Wichtig zum Erreichen von guten Gleitzahlen und geringen Sinkgeschwindigkeiten
ist die aerodynamische Güte des Flugzeugs. Diese wird hier bereits durch hohe Flügelstreckung
und gute Profile erreicht. Ausserdem sind erstmalig alle Spanndrähte weggelassen
worden. Das war nur möglich durch Vendendung des stabilen dicken freitragenden tsCjnholmes.
Infolge seiner Dünnwandigkeit
war jedoch selbst dieses Rohr in
der Mitte des Flügels, nahe der Steckverbindung der beiden Flügelhälften, noch überbeansprucht.
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Hier hilft erstmalig die Verwendung von Verbundstoffen:Ober das Alu-Rohr
wird ein aus Kohlefasern gewebter Schlauch (Firma Sigri, M ) gezogen, gestrafft,
und mit Epoxydharz festgeklebt. Dadurch wird, bei nur 20% Gewichtszuwachs, die Biegefestigkeit
und Torsionsfestigkeit des Rohres verdoppelt.
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Dasselbe Prinzip wurde übrigens auch zur Verstärkung der FlügellatLen
angewandt.
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Denn bei der hier benutzten neuartigen Bauweise der Flügel haben diese
Latten das gesamte Fluggewicht (das bei konventioneller Bauweise von dem im ersten
Drittel des Flügels angeordneten Hauptholm aufgenommen wird) zu tragen, federn also
je nach Belastung mehr oder weniger nach oben aus. Dies ist auch beim gefiederten
Vogelflügei, oder beim mit Elastik-Latten bestückten modernen Hängegleiter der Fall
und wird von den Piloten sehr geschätzt ( weicheres Fliegen, guter "Stall" bei der
Krähenlandung mit Landeweg null). Deshalb sind die Flügellatten sehr dicht nebeneinander
(20 cm Abstand) vorgesehen und angelrutengleich elastisch ausgeführt.
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Durch das Heranziehen des Vorflügels an und unter den Hauptflügel
kann der Vorflügel in Doppelfunktion auch als feste Verstrebung des Hauptflügels
verwendet werden (Abb. 2),was eine weitere Gewichtsersparnis einbringt (Doppeldecker-Stabilität).
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Soll schließlich das Entenflugzeug motorisiert werden (ca. 10 PS),
so ist die Verwendung einer Druckschraube am Heck naheliegend, denn dadurch werden
keine Bauteile in schädlicher Weise vom Propellerwind getroffen, insbesondere nicht
das Gesicht des Piloten. Besonders günstig ist die Verwendung eines ummantelten
Propellers, und Anordnung des Motors und der Mantelschraube hinter dem Rücken des
Piloten (also im ohnehin vorhandenen Wirbelbereich). Eine Mantelschraube erzeugt
auch bei kleinem, schnell-laufenden Propeller, wie es bei Zweitaktmotoren ja die
Regel ist, einen hohen Schub bei Langsamflug.
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Die Unmantelung verhindert unbeabsichtigtes Hineingreifen in den Propeller
(Sicherheit) und dämpft den Propellerlärm. Ausserdem kann man den Wulst des Propellermantrls
in Doppelfunktion auch als Auspufftopf des Motors verwenden.
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Die Seitenfläche des Propellermantels dient zudem als willkommene
Vergrößerung der Lateral fläche des Flugzeugs hinter dem Schwerpunkt, zwecks besserer
Windfahnenwirkung beim Kurvenflug.
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Das hier beschriebene Flugzeug ist so leicht, daß es ohne Fahrwerk
auskommen kann. Jedoch kann es, wie in der Abb. 2. gezeigt, leicht mit einem solchen
ausgerüstet werden, Mehrgewicht ca. 10 kg.
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Somit ist erfindungsgemäß durch geschickte Kombination von vielen,
zum Teil schon lange bekannten Methoden und Anordnungen, erstmalig ein neues Ganzes,
ein voll aerodynamisch-gesteuerter, stabil-fliegender, bodenzerlegbarer Ultraleicht-Motorsegler
(Packlänge 5 m) entstanden, welcher ein Gleitwinkel von 1 : 18 und ein Sinken von
80 cm/s erreicht.
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Zusammenfassung: Ein faltbarer ultraleichter (Pack1ang 5m,25 kg )
Hochleistungs-Segler (1 : 18) in Entenbauweise wird beschrieben, bei dem die halbstarren
Flügel ein im Fluge für Langsam- oder Schnellflug variables, aufblasbares Profil
haben und bei dem volle aerodynamische 3-Achsen-Steuerbarkeit dadurch erzielt wird,
daß der Pilot mittels zweier direkter Handhebel die Anstellwinkel der beiden Hälften
des Enten-Vorflügels variieren kann.