Stand: 03.11.2021

Artikel von Heinz Unger,  Verstorben 2017

Mechanikus Nr. 10 / 1962, Seiten 441 bis 443

Vorgepfeilte Nurflügel

Erklärt man sich die Längsstabilität eines herkömmlichen Nurflügelmodelles in der Weise, dass es ein Tragflügel in Pfeilform sei, bei dem das Höhenleitwerk an die Flügelenden verlegt worden ist, so kann man einen ebensolchen Vergleich. zwischen einem nach vorn gepfeilten (negativ gepfeilten) Nurflügelmodell und einem Enten – Flugmodell anstellen. Bei der „Ente" befindet sich nämlich das Höhenleitwerk vor dem Tragflügel; wenn man diesem eine negative Pfeilstellung gibt und das Leitwerk an die Außenflügel verlegt, so kann man, zumindest theoretisch, einen eigenstabilen Flügel bauen. Unseres Wissens war es Alexander M. Lippisch, der in den zwanziger Jahren als erster diese Form erprobt und untersucht hat; dabei zeigte es sich, dass sie zwar vorteilhaft sein könne, es waren aber beträchtliche Schwierigkeiten zu überwinden, bevor sich eine Stabilität des Flugzeuges um alle Achsen erreichen ließ.

Die Vorteile, die eine solche Flügelkonstruktion bietet, sind vor allem darauf zurückzuführen, dass mit ihr ein höherer Maximal – Auftriebsbeiwert zu erreichen ist als bei einem normal gepfeilten und negativ verwundenen Flügel; auch dürften, die Kreisflugeigenschaften des nach vorn gepeilten Flügels besser sein. Als Nachteil macht sich die schwierig zu beherrschende Seitenstabilität (Quer – und Richtungsstabilität) bemerkbar, ganz zu schweigen von der verhältnismäßig komplizierten Bauweise.

Alles in allem glauben wir aber, dass der nach vorn gepfeilte Nurflügel ein Ausweg aus dem leidigen Nutflügelproblem sein könne. Gewiss bedarf es aber noch beträchtlicher Mühe und Arbeit, bevor dieser Weg allgemein gangbar wird und zum Erfolg führt. -th

Angeregt durch einen Aufsatz über die Ju 287 begann ich 1956 mit dem Entwurf eines Nurflügelmodells, das vorgepfeilte Flügel haben sollte. Ich erhoffte mir davon nicht nur eine bessere Flugstabilität sondern auch günstigere Flugleistungen gegenüber den herkömmlichen Nurflügeln. Obwohl das erste Modell schon nahezu alle Merkmale meines zuletzt gebauten aufwies, kam es nicht zum Fliegen; es war wegen seiner ungenügenden Vorpfeilung und weil ich ungeeignete Profile ausgewählt hatte, nicht längsstabil.

Nach wenig erfolgreichen Versuchen im Frühjahr 1957, gelangen mit dem Versuchsmuster 2 im Herbst 1957 die ersten Gleitflüge und der erste Hochstart. Das gab zunächst einmal mir den nötigen Auftrieb. Allzu gewagte Experimente, die in dem Bestreben bessere Leistungen zu erzielen unternommen wurden, führten aber bei den nächsten beiden Modellen wieder zum Misserfolg. An diesen in, Braunschweig durchgeführten Versuchen waren die Modellflieger Heinrich Andresen, Klaus von Grammatzky und Hans Oelmann durch den Bau von Modellen maßgeblich beteiligt.

Im Herbst 1959 arbeitete ich in Gersweiler/Saar zusammen mit Werner Reyer an diesem Projekt weiter. Es entstanden die in. Abb. 1 u. 2 abgebildeten Modelle, die ansprechende Flugleistungen zeigten und eine gute Stabilität hatten; beide waren einwandfrei hochstartfähig. Die ersten Versuche mit Magnetsteuerung schlossen sich an und verliefen - dank der großen Kursstabilität der Modelle sehr zufriedenstellend,

Dennoch wagte ich 1960 noch nicht, diesen Typ bei der DMM am Hang auf der Wasserkuppe einzusetzen. Nur als Ersatzmodell nahm ich ein solches Exemplar mit. Bei Probeflügen erreichte es Zeiten bis zu 2 ½ Min.

Spätere Flüge am Butterberg bei Bad Harzburg gaben mir die Gewissheit, dass diese Konstruktion für den Hangflug besonders geeignet ist. So entstand im Frühjahr 1962 das in der Übersichtszeichnung (Abb. 3) dargestellte Modell. Den Grundriss und die Profile hat Klaus von Grammatzky nach meinen Angaben entworfen. Den von ihm vorgeschlagenen Rumpf habe ich dann so umgestaltet, dass er sich für die Verwendung am Hang eignete. Bis zur DMM 1962 konnte ich nur 3 Flüge am Ösel bei Wolfenbüttel ausführen. Sie verliefen jedoch so zufriedenstellend, dass ich auf den weiteren Einsatz herkömmlicher Nurflügelmodelle verzichtete und seither nur noch vorgepfeilte Modelle benütze.

Gewisse Sorgen bereitete mir die Thermikbremse, Ich entschied mich schließlich für die Verwendung eines Bremsfallschirmes, der unter dem Rumpf in einer Alu-Wanne liegt und an der Unterkante des Seitenleitwerks befestigt ist.

Ohne weitere Probeflüge zog ich mit meinem Vogel zur DMM. Nun allerdings zeigten sich an den hohen Hängen erst alle seine Schwächen; zum Glück waren sie nicht konstruktiver Natur. Die Neigung des Modells, in weitem Bogen nach rechts abzudrehen, konnte durch Verstellen einer kleinen Trimmklappe am Seitenleitwerk beseitigt werden. Der Bremsfallschirm erwies sich als zu groß, so dass das Modell nach Ausstoß des Schirmes mit der Nase senkrecht nach unten hing. Durch Abbinden der Schirmmitte erzielte ich schließlich einen Gleitflug der das Modell sicher zur Erde brachte, ohne dass es dabei Schaden erlitt; selbst die Landung in einem Steinhaufen hat es gut überstanden. Leider waren die ersten beiden Wettbewerbstorts mit 35 und 34 sec. nichts als Probeflüge; dann aber war das Modell gut getrimmt, Beim 3. Durchgang erzielte es 279 sec. (außer Sicht), beim 4. Durchgang 232 sec. (Landung am Schirm, weil die Zündschnur zu kurz bemessen war). Im 5. Durchgang ging das Modell nach 33 sec. Wertungszeit hinter einer Bergnase außer Sicht; nach etwa ½ Minute kam es wieder in den Sichtbereich und landete nach mehr als 5 min Flugzeit am Fallschirm. Wenn man bedenkt, dass diese Modelle erst am Anfang ihrer Entwicklung stehen, sind ihre Leistungen schon recht beachtlich. Da die Flüge ein Erfolg gemeinsamer Arbeit waren, sei allen Beteiligten an dieser Stelle nochmals für ihre Mitarbeit herzlich gedankt.

Auch die Nachteile meiner Modelle seien hier nicht verschwiegen. Noch sind sie sehr schwer und schnell. Das Einfliegen erfordert viel Fingerspitzengefühl, denn die vorgepfeilten Flügel sind sehr bruchgefährdet. Ist so ein Modell aber eingeflogen, dann besteht bei richtiger Einstellung des Magnetruders kaum die Gefahr, dass es auch bei kräftigem Wind noch an den Hang zurückgeworfen werde.

Nun noch einiges zur Aerodynamik des vorgepfeilten Nurflügels: Bei vorgepfeilten Flügeln wird die Grenzschicht zur Flügelmitte abgedrängt und verdickt sich dort; dabei kann die Strömung an dieser Stelle abreißen. Nachteilige Auswirkungen dieser Eigenschaft lassen sich sowohl durch Grenzschichtzäune als auch durch Verkleinerung des Einstellwinkels (Schränkung) beseitigen. Das Flügelmittelteil muss zur Erzielung einer genügenden Längsstabilität ohnehin geschränkt werden, wodurch sich auch das Abreißen der Strömung verhindern lässt,

Zur Querstabilität müssen die Flügelenden hochgezogen werden, damit das Modell bei Schiebebewegungen durch die vor dem Schwerpunkt liegenden Ohren wieder aufgerichtet wird. Diese Ohren machen ihrerseits ein verhältnismäßig großes Seitenleitwerk erforderlich. In Verbindung mit dem Kopfruder wird durch diese Stabilisierungsmaßnahmen eine außerordentlich große Richtungsstabilität erzielt, wie sie ja am Hang unbedingt erforderlich ist.

Versuche mit Tragflächen, die eine einfache V - Form hatten, ergaben eine schlechte Querstabilität. Der sogenannte „Möven- oder Fafnirknick" führte wegen des hinter dem Schwerpunkt liegenden schrägen Flächenteils zum Absturz über den Flügel.*

Das verwendete Flächenprofil besitzt etwa 8 % Dicke bei 4 % Wölbung und 30 % Wölbungsrücklage, sowie einen leichten S – Schlag, durch den die Druckpunktwanderung herabgesetzt werden soll. Es ist im Flügelinnenteil auf ein Profil ähnlich Gö 677 (Abb. 4) bei 10° Schränkung übergestrakt. Das Ende dieses Profils wurde etwas verlängert und stärker hochgezogen, als es sich aus den Profilkoordinaten ergibt (vgl. Tabelle).

Auch beim Hochstart solcher Modelle kann man sich gute Leistungen erwarten, zumal konstantes Kurven auch mit kleinen Kopfrudern oder Rudern am Seitenleitwerk erreicht werden kann. So ließ sich schon mit einem Ruder von etwa 8 cm² bei Ausschlägen von wenigen Grad, jede gewünschte Kurve einstellen, obgleich diese leicht einmal zur Steilkurve werden kann.

Als künftige Maßnahme zur Verbesserung der Flugleistung sind vorgesehen: Verringerung der Flächenbelastung, Verwendung von Turbulenzfäden und Verbesserung der Ruderkombination.

 

Heinz Unger

 

* Anm. d. Red.: Es liegen eine Reihe von Versuchsergebnissen vor, die das Gegenteil besagen. Prof. Lippisch gibt gerade dieser Flügelform die größten Chancen.

Abb. 1. Erstes in Gersweiler entstandenes Versuchsmuster, Herbst 1959

Abb. 2 Werner Reyer, Gersweiler/Saar und sein Sohn mit den beiden vorgepfeilten Nurflügelmodellen der Ausführung Herbst 1959.

Abb. 3 Übersichtszeichnung der Hangflugausführung mit Magnetsteuerung

 

Abb. 4