Flügel laminiert

Zweiter Versuch

Das Gewicht der Flügel konnte durch das Tränken des Gewebes ausserhalb der Form deutlich gesenkt werden. Dazu wurde das Gewebe auf eine Lochfolie gelegt und das Harz mit einem Spachtel sparsam verteilt. Der Verzug und trockene, sowie Harz-Anhäufungen konnten damit komplett eliminiert werden.

Eine fertige Flügelhälfte inklusive RC-Komponenten und Dichtlippen weist nun ein Gewicht von 480 g auf. Davon entfallen für Servo Rahmen und Anschluss ca. 80 g. Das entspricht also einer Gewichtsreduktion von ca. 43% gegenüber dem ersten Versuch.

Die Ruder wurden bei diesem Versuch mit dem Cutter komplett abgeschnitten. Oben wurde an der Wurzelrippe eine Freistellung von 3 mm an der Wurzelrippe der Wölbklappe auslaufend auf 2 mm am Ende des Querruders erstellt. Auf der Flügelunterseite wurde ein Spalt von 1 mm realisiert. 

Das anschlagen der Ruder erfolgte mittels Sikaflex AT, welches zu diesem Zweck in eine  10 ml Einwegspritze gefüllt wurde. Auf der Flügelunterseite wurde ein 10 mm breites Maler-Kreep entlang der Ruderkanten angebracht. Dazu wurde der Flügel in die Form der Unterschale gelegt. Nun konnte die Klappe an der Endleiste ausgerichtet und fixiert werden. Daran anschliessend wurde Flügel umgedreht und in die Form der Oberschale gelegt und das Maler-Kreep aufgebracht. Der Flügel wurde nun entlang der Scharnierlinie auf einen 10 mm dicken Aluminium Lineal aufgelegt, so dass der Ruderspalt auf der Oberseite durch das Auslenken der Ruderklappe genügend gross war um mit der Spritze den Silikon einzubringen. 

Zuerst wurde eine 2 mm Kanüle aufgesetzt. Leider war aber das Sikaflex AT zu thixotrop und konnte daher nicht nicht über die ganze Länge eingebracht werden. Ein Rohrstück mit 4 mm Innendurchmesser verschaffte hier Abhilfe, wobei der Kraftaufwand doch nach wie vor erheblich war.

Die Scharnierlinie ist ausgezeichnet, die Leichtgängigkeit und die Fixierung der Ruder durch das verwendete Material ausgezeichnet. Leider konnten die Triplets nicht mit dem Sikaflex AT mit den Querrudern verbunden werden. Selbst wiederholte Versuche ermöglichten keine dauerhafte Verbindung weshalb hier noch mit Tesa gearbeitet werden muss.

Die Dichtlippen wurden erst nach dem Einbau der RDS-Anleitung realisiert. Entsprechend wurden die Dorne mit einem Stück Silikonschlauch gegen das Eindringen des thixotropierten Harzes geschützt. - Würde ich nächstes mal in derer Reihenfolge vornehmen.

Erkannte Probleme bzw. Optimierungspotentiale

1. Leider lassen sich die Torsionsstifte noch immer herausziehen was die Verbesserung 9) richtig erscheinen lässt.

2. Ebenso stimmen die Steghöhen bzw. deren Positionierung noch nicht optimal, was zu einem unerwünschten spalt führt, der durch Mumpe aufgefüllt wird. Dieser Ansatz der Stegausführung muss noch einmal überarbeitet werden. Grundsätzlich stellt sich hier die Frage, ob im Folgeversuch nicht auf den Stützsstoff in den Klappen zugunsten von einer 80 g/m2 SpreadTow-Lage oben und unten verzichtet werden sollte. Damit wäre auch die Freistellung hinter der RDS-Tasche gewährleistet.

3. Erstellung der Dichtlippe vor RDS-Einbau

4. Balsa-Rippen verwenden anstelle von Depron-Rippen mit klarer Markierung in der Schale vor dem Montieren

Erster Versuch zum Aufbau des Flügels

Der Flügel wurde zuerst in Glas aufgebaut anstelle des in der Konstruktion vorgesehenen Kohle-Gewebes. Dieser Entscheid erfolgte aufgrund des schlecht eingebrachten Farbauftrags und der ernüchternden Bauerfahrungen im Leitwerksbau. Was hier aus der Form schlüpfte vermochte dennoch auf den ersten Blick positiv zu überraschen. 

Die Oberfläche war deutlich besser als erwartet. Die Festigkeit der geschlossenen Schale war weitgehend überzeugend, wobei die Beulsteifigkeit an der Nasenleiste bereits die ersten Probleme vermuten liess. Beim Trennen der Ruder zeigten sich jedoch die bautechnischen Mängel, welche einen Flugeinsatz nicht zulassen würden. Aus diesem Grund erfolgt nachfolgend eine Beschreibung des Vorgehens, der erkannten Schwachpunkte und ebenso eine Auflistung von Korrekturmassnahmen, welche beim nächsten Versuch angewendet werden.

Eingesetztes Material und Vorbereitungsmassnahmen

Der Schalenaufbau und die verwendeten Materialien sind bereits in der CAD-Konstruktion des Flügels detailliert beschrieben. Anstelle des vorgesehenen Aussenlage aus 93g/m2 Carbon- Leinengewebes wurde 105 g/m2 Glas-Leinen eingesetzt. Die Holmstege wurden aus beidseitig mit Glas beschichteten Depronplatten gelasert und gemäss Abbildung 443 vorbereitet. 

Die Formen wurden nach der Fertigstellung analog dem bereits beschriebenen Konus vorbereitet. Auf der Unterseite  wurde mit UP-Vorgelat ein zweifarbiges Blockmuster aufgetragen.

Die Gewebelagen wurden entlang der gelaserten Karton-Schablonen mit dem Rollmesser zugeschnitten. Dabei wurde jeweils an der Endleiste ca. 5 mm Übermass gegeben. Ebenso erfolgte der Zuschnitt für den Stützstoff (ohne Zugabe). Hierbei wurden auch die Freistellungen für Holm und Ruderspalt berücksichtigt.

Aufbau und Laminieren

Für das Laminieren wurde das Epoxyd-Harzsystem: Harz L mit Härter EPH 500 im Verhältnis von 100:61 gemischt. Zuerst erfolgte ein Harzauftrag mit dem Stupfpinsel in die eingefärbte Form. Nun wurde entlang der Wurzelrippe je ein Kohle-Roving eingelegt. Anschliessend wurde die Aussenlage in die Form drapiert. Leider wurde hier nicht mit der Trägerfolie gearbeitet, was zu erheblichem Gewebeverzug führte, welcher mit dem Stupfpinsel aufwendig korrigiert werden musste. 

Das Scharnierband (25 mm Leinen- Abreissgewebe) wurde diesmal auf der richtigen, unteren Seite eingelegt. Darauf wurde der zugeschnittene Stützstoff gelegt und dann erfolgte die externe Tränkung der Holmgurten und Servoverstärkungen mit Epoxy, welche darauffolgend in Position gebracht wurden. Das ganze wurde dann im Vakuumsack eingesaugt.

Nach dem Aushärten wurde die Trennebene entlang der Endleiste abgeschliffen. Dann erfolgte die Freistellung für die Scharnierlinie, die RDS-Taschen und die Ballastkammern. Anschliessend erfolgte der Harzauftrag zur Fixierung der Innenlage, welche ohne Freistellung eingebracht wurde und im Vakuum aufgehärtet wurde.

Anschliessend wurden die Innenlage im Bereich der Verbinderaufnahme entfernt, um die notwendige Bauhöhe in diesem Bereich sicher zu stellen. Dann wurde die Verbinderaufnahme auf einen Aluminium-Dummy aufgesteckt, welcher in der Form positioniert wurde. Analog erfolgte die Positionierung der Ballastaufnahmen. Die Torsionsstifte wurden auf der Form-Oberseite platziert. 

Zusammenfügen der Flügelschalen

Aus Baumwollflocken, Thixotropiermittel und dem angemachten Epoxydharz wurde die Mumpe zum Verkleben der Schalen angerührt und in eine Plastiktüte gefüllt. Eine Ecke wurde abgeschnitten, womit der Einwegspritzsack bereit war. Die gelaserten Stegkerne und Rippen wurden einseitig mit Mumpe bestrichen und in der Oberschale in Position gebracht, ebenso erfolgte dies mit den RDS- Taschen. Die Servo-Kabel wurde eingezogen und mit Malerkrepp fixiert, sämtliche Verbindungspunkte zur Oberschale mit Mumpe bestrichen und die Schale geschlossen. Die Formen wurden über die vier eingesetzten Postionierstifte in Postion gebracht und und während 12 Stunden ausgehärtet. Für das zuhalten der Formen kamen eigens angefertigte Klemmen (Kiefernleisten 20 x 40 x 330 mm, 190 mm Gewindestangen M6, Muttern und Unterlagsscheiben) zum Einsatz. 

Entformen der Schalen

Das Trennen der beiden Formhälften erfolgte unter Verwendung von Formkeilen und stellte keine besondere Herausforderung dar. Das Hersauhebe des Flügels aus der einen Formhälfte war hingegen schon anspruchsvoller und das herausziehen der Aluminium Dummies aus den Verbindungsaufnahmen war eine wesentlich zeit und kraftraubende Angelegenheit. Dies führte leider zu den ersten partiellen Verformungen an der Wurzelrippe, welche einem Versäumnis in der Vorbereitungsphase geschuldet waren.

Die Oberfläche und die Trenn-Naht sahen vielversprechend aus. Das Gewicht von 698 bzw. 700 g pro Flügelhälfte waren nicht gerade wenig. Die subjektive beurteilte Torsionssteifigkeit, die Beulsteifigkeit auch die Biegesteifigkeit überzeugen. Einzig ca. 1 cm hinter der Nasenleiste lässt sich die Oberschale leicht eindrücken, was einen Baufehler vermuten lässt.

Rudertrennung

Die Positionierung der Rudertrennung war als vorstehender Steg bereits in der Formschale vorbereitet und hat sich entsprechend als Rille in Flügelschale übertragen. Entsprechend konnte an der entsprechenden Position ein Metallmassstab mit Malerkrepp auf dem Flügel befestigt werden, an dem mit einem Skalpell die Trennung der Schale bzw. die Ritzung der Oberfläche erfolgte. Das Gängigmachen der Scharnierlinie erfolgte durch das Anwinkeln der Endleiste, solange der Metallmassstab noch auf dem Flügel befestigt war. Damit konnte eine Deformation der Schale im Scharnierbereich verhindert werden. Leider zeigte sich der Übergang der Freistellung auf die Innenlage nicht wie gewünscht. Diese zeigte keinerlei Verbindung mit dem Scharniergewebe, was auf eine mangelnde Kanten-Phasetierung bzw. auf ein ungenügendes Vakuum schliessen lässt. Ebenso war ich so ungeschickt, das Scharniergewebe nicht nur zu ritzen sondern partiell zu trennen, womit ein praktischer Einsatz des Flügels nicht mehr sichergestellt werden konnte

Innenansicht - Fehleranalyse

Da ich, wie bereits zuvor beschrieben, einen Fehler beim Rudertrennen gemacht hatte, habe ich einen Flügel kurzerhand zersägt. Damit konnte ich mir ein Bild des Innenaufbaus machen, welcher viel positives aber auch einige Verbesserungspotentiale zu Tage brachte. Nachfolgend werden die erkannten Fehler aufgeführt, auf welche eingewirkt werden soll.

1. Fehlende Verbindung zwischen Aussenlage und Stützstoff im Bereich der Nasenleiste. Das Querschnittbild zeigt hier deutlich die fehlende Krümmung des Stützstoffes, welche nicht sauber der Aussenkontur folgt. Den Fehler vermute ich hier am zu geringen Vakuum welches während der Aushärtungsphase angelegen hat.

2. Die Torsionsstifte sind eingebettet in zu viel Harzmumpe. 

3. Schräg stehender Holmsteg vorne. Hier wurde die Positionierung nicht sauber durchgeführt. Was zu einer ungewünschten Harzauffüllung führt.

4. Die Fehlende Mumpe zwischen Ballastaufnahme und Oberschale. Hier wurden die Teile eingelegt, ohne Mumpe darunter zu packen.

5. Die Höhe der Klappenstege passt überhaupt nicht. Eine ca. 1 mm Mumpen-Raupe ist ersichtlich. Hier wird die Bearbeitung der Stege angezweifelt

6. Zu viel Mumpe im Bereich der Nasenleiste und seitlich der Holmstege. 

Realisierung der Dichtlippe

Das Thema Dichtlippen wurde aufgrund der initialen Probleme in ein separates Kapitel verschoben um detailliert dokumentieren und Verbesserungsmassnahmen aufführen zu können.

Erkannte Baufehler und Optimierungsmöglichkeiten

1. Positionieren der Servo-Blinddeckel vor dem Farbauftrag

2. Farbauftrag verbessern gemäss der Beschreibung der Leitwerks-Optimierungen.

Verwendung eines zusätzlichen 47 g/m2 Leinwand-Glas-Gewebes als Aussenlage zur Verbesserung der Oberflächenqualität.

1. Tränken sämtlicher Gewebelagen ausserhalb der Form auf einer Trägerfolie zur Reduktion des Harzanteils und zum Verhindern des Gewebe-Verzugs.

2. Scharnierband in 45° einbauen, damit mehrere Fasern im Eingriff stehen. geg. Aramid verwenden. - Auf Folie tränken und zuschneiden.

3. Vor dem Einsaugen des Stützstoffes muss eine Folie aufgelegt und eine Bleeder-Gewebe eingelegt werden, damit dieser auch richtig in die Schale gesaugt wird (Nasenbereich)

4. Der Stützstoff muss im Bereich der Scharnierlinie sauber Phasetiert werden, damit sich die Innenlage mit dem Scharnierbereich in Berührung kommt. Dadurch soll eine Delamination in diesem Bereich verhindert werden

5. Einbringen von Mumpe, bevor Ballastrohre positioniert werden. Ebenso soll an der Aussenseite der Wurzelrippe auch Mumpe angebracht werden, um eine Formschlüssige Verbindung zu erstellen. 

6. Verwenden von Glas- oder Kohleschlauch, um Verbindung der Torsionsstifte zu Schale herzustellen mit weniger Mumpe.

7. Steghöhe kontrollieren vor dem Schliessen der Formen

8. Damit sich die Aluminium-Dummies besser herausziehen lassen, sollen sie wiederum mit einer Lage Backpapier umwickelt werden.

9. Beim nächsten Versuch wird anstelle der zusammengeklebten Holmstege der leichtere Aufbau mit aufgezogenen Glasschläuchen getestet. 

Fazit

Der erste Ansatz ist optisch bereits ansprechend, aber im Detail ungenügend und damit zuwenig sicher für den Flugbetrieb. Wichtig ist die Erkenntnis, dass auch der Aufbau in Glas durchaus genügend ist für einen brauchbaren Flügel. Er muss halt einfach richtig gebaut werden. Dazu erfolgte der zweite Versuch, welcher bereits eine deutliche Verbesserung mit sich brachte aber noch den gesetzten Vorstellungen entspricht. - Es gibt also weitere Bauversuche mit entsprechend lokalisiertem Verbesserungspotential.