Seit ca. 1.5 Jahren fliege ich mein selbstkonstruiertes F3F Modell NEO.
Der Flieger entstand als 1 Mann Projekt. Von der aerodynamischen Auslegung, CAD Konstruktion, CNC Fräsen bis zum Bau und natuerlich dem Fliegen. Die Entstehung war eine spannende und lehrreiche Veranstaltung.
So kam es auch immerwieder zu Rückschlägen aber auch zu freudigen Ereignissen.
Besonders gefreut hat mich, das meine Überlegungen nicht ganz verkehrt waren, und der Flieger durchaus zu gebrauchen ist um vorne mitzufliegen.
Das ist es dann auch wohl, was einem eine innere Zufriedenheit gibt…ich möchte die Erfahrungen und die Erlebnisse die mir dieses Projekt beschert hat nicht missen.

Geometrische Auslegung
Die Geometrie des NEO habe ich klassisch gewählt.
Als Basis diente mir der Radical Jazz. Hier wollte ich anknüpfen.
Beim Jazz ist mir aufgefallen, dass offensichtlich erhebliche Reserven in der Auftriebsverteilung verbaut wurden.
Hier sollte es möglich sein noch etwas mehr Streckung zu realisieren.
Vorteile der höheren Streckung sollte in den Wenden und beim F3F typischen Pumpen sichtbar werden.
Den scheinbaren Nachteil eines höheren Profilwiderstandes (kleinere Rezahlen) wollte ich durch gezielte Profilauslegung entgegentreten.
Die Wurzeltiefe schrumpfte somit auf 230mm (Jazz 235mm) und die Spannweite wuchs auf ca. 2990mm (Jazz 2932mm).
Streckung wuchs auf 15.9 (Jazz 15.25).
Um die Torsionsbelastung des Flügels zu mindern, habe ich zudem die Rückpfeilung etwas verringert.
Insgesamt ist das Handling sehr ausgewogen.

Klick: Zeichnung: Neo

Profilierung Flügel
Hilfsmittel für die Auslegung waren einige selbsterstellte Exceltabellenblätter für die aerodynamische Betrachtung der Flugzustände (Beiwerte etc.).
XFLR5 benutze ich für die Profilberechnung.
Profil Modifikationen habe ich teils in XFLR5 und von Hand im CAD gemacht.
Für die Profilserie benötigte ich ca. 4 Jahre, um den heutigen Stand zu erreichen.
Die Vorgehensweise dabei, rein interativ.
Entwurf berechnen im XFLR5, danach wieder modifizieren im CAD und nochmal von vorne.
Vorteil: Man lernt die Auswirkungen von Modifikationen abzuschätzen.
Nachteil: Ein sehr hoher Aufwand.
Zum Schluss dann noch die Beurteilung des gesamten Flügels in XFLR (Auftriebsverteilung, Induzierte Anströmwinkel, Flügelwiderstand, etc.).
Kombinationen mit Leitwerk und Rumpf habe ich nicht durchgeführt.
Unbedingt wollte ich den Jazzverbinder beibehalten. Die Profildicke des Wurzelbereichs war somit vorgegeben. Annähernd musste das Profil 20mm dick sein. Folglich ergibt sich ein Wurzelprofil mit 8.5%.
Der weitere Dickenverlauf: 8% Halbspannweite; 7.5%;7%; 6.8%.
Dieser Dickenverlauf liess auch noch vernünftige Einbaulösungen für die Servos zu.
Wölbungen der Profile war auch eher klassisch mit ca. 1.65 bis 1.55%.
Die Profilkoordinaten des Jazz liegen mir zwar nicht vor, aber ein Vergleich der Profile im Flügelschnitt durch gefräste NEO Schablonen zeigte das die NEO Profile deutlich abweichend zu denen des Jazz sind.

Mein Entwurfsansatz war, Profile zu konstruieren, die ein gutes Beschleunigungsverhalten aufweisen.
Das heisst, dass bei kleinen Re-Zahlen der untere Auftriebsbereich bereits günstige Widerstandswerte aufweist.
Dieses ist besser mit vorverlagerten Prodildicken zu erreichen.
Nachteil von weiter vorne liegenden Dicken ist, das beim Schnellflug also bei hohen ReZahlen die Profile nach einer anderen Abstimmung verlangen.
Hier ist also später beim Betrieb das Setup entsprechend zu wählen.
Parameter sind hier: Ballastierung, Verwölbung und Snapflap.
Es hat sich dann auch gezeigt, dass ich oft mit entwölbtem Flügel fliege, ausser bei dynamischem Einsatz (an der Küste) mit hohem Gewicht.

Geometrie und Profilierung Leitwerk
Das Leitwerk wurde etwas grösser gewählt als beim Jazz.
Der Leitwerkswinkel wurde auf 100° festgelegt. Das ist 2° steiler als beim Jazz.
Als Profil nahm ich das öffentlich verfügbare und hervorragende TP29 von Thierry Platon.
Wichtig war mir nicht unbedingt das absolute Minimum im Widerstand, sondern die Eignung im entwölbtem Zustand Auftrieb bei kleinem Widerstand zu erzeugen.
Damit die Endfahne nicht zu dünn ausfällt, habe ich an der Wurzel 8% verbaut. Nach Aussen dann entsprechend dünner.
Es zeigte sich, dass das Leitwerk sehr zuverlässig und unauffällig funktioniert.
Dieses ist insbesondere spürbar in der oberen Passage beim F3F-typischen Pumpen.
Die Praxis folgt hier der Theorie.

Rumpfdesign
In einem ersten Schritt sollte der Neoflügel und das Neoleitwerk am Jazzrumpf erprobt werden.
Die Erprobung zeigte ein harmonisches Handling ähnlich dem des Jazz.
Der NEO-Rumpf wurde gegenüber der ersten Skizze im Querschnitt überarbeitet.
Beim NEO-Rumpf blieben die Hebelarme in etwa wie beim Jazz, der Querschnitt wurde aber optimiert, sprich verkleinert.
Ich beschränkte mich hier auf den vorderen Teil, wohlwissend, dass aerodynamisch eine Einschnürung nach dem Flügel sinnvoll wäre.
Ich wertete aber die grössere Steifigkeit eines voluminösen Leitwerkträgers höher.

to be continued…

Link Teil 2

Markus