Diese Betrachtungen habe ich ohne jede Anwendung von Formeln verfasst, um jedem die Möglichkeit zu geben die Zusammenhänge bei einem negativ gepfeilten Nurflügel zu verstehen und die derzeit noch vorhandenen Schwierigkeiten bei der Auslegung dieser Modelle vor Augen zu führen. Wie mir, auch aus Aerodynamikerkreisen, mitgeteilt wurde, gibt es zurzeit noch kein Rechenprogramm, welches erlaubt, diese Modelle zu berechnen. Entweder kommen die unmöglichsten Werte heraus oder die bereits fliegenden Modelle werden als unfliegbar deklariert oder aber das Programm nimmt die Eingangswerte erst gar nicht an, da diese, laut Programm, unrealistisch wären. Aus diesem Grunde alles ohne Formeln.

 

Die Querachse läuft, wie alle Achsen, durch den Schwerpunkt. Die Querachse teilt die Tragfläche in einen vorderen und einen hinteren Bereich. Beide Flächenteile haben zusammen einen Auftrieb, der nicht ganz dem Fluggewicht des Modelles entspricht, da das Modell ja, bekanntermaßen, abwärts fliegen muss, andernfalls würde es immer steigen. Nun liefert die vor der Querachse liegende Fläche einen etwas geringeren Auftrieb als die hintere Fläche, damit das Modell hinten höher liegt und nach unten fliegen kann, also ein entsprechendes, wenn auch kleines Drehmoment, entstehen kann. Da die vordere Fläche eine geringere Größe hat als die hintere Fläche, muss demnach der Auftriebsbeiwert dieser vorderen Fläche größer als der Beiwert der hinteren Fläche sein. Somit ist im vorderen Bereich ein Profil verwendet, das eine höhere Wölbung hat. Die hinten liegende Fläche hat, bei meinen Modellen ein S-Schlag-Profil und ist zusätzlich noch negativ verwunden. Je größer der Auftrieb der vorderen Fläche ist, desto größer muss natürlich auch der Auftrieb der hinteren Fläche sein. Somit können sehr viele Profile miteinander kombiniert werden, aber nur entsprechende Paare, oder mehrere in einem Strak, passen zusammen, wobei die unterschiedlich starken S-Schläge noch mit unterschiedlich hohen Verwindungen gepaart werden können. Ich kann also einen geringen S- Schlag mit einer hohen negativen Verwindung einsetzen um das gleiche Ergebnis wie bei einem größeren S-Schlag und einer kleineren Verwindung zu erhalten. Dieses Problem ist derzeit noch nicht mittels Computer zu lösen und muss an Hand der Erfahrung gefunden werden, wobei Fehlgriffe bei der Profilwahl nicht ausgeschlossen werden können und auch bei mir haben schon Modelle nicht die gewünschte Leistung erbracht, was aber erst beim Einfliegen festzustellen war. Dann war halt die ganze Arbeit umsonst und es muss ein anderer Profilstrak gewählt werden. Wie aus diesen Ausführungen zu erkennen ist, sind unendlich viele Profil-Paarungen möglich. Sollte das vordere Profil mit zu hohem Auftriebsbeiwert ausgewählt worden sein, muss dementsprechend auch die hintere Fläche einen dazu passenden höheren Auftrieb erhalten und das Modell wird, wie ein Normalmodell, mit zu großer EWD fliegen, also zu großem Widerstand. Bei zu kleinem Auftrieb der vorderen Fläche analog dazu, mit zu geringer EWD. Es liegt somit an dem Konstrukteur einen idealen Profilstrak zu finden, der eine optimale Leistung bringt.

 

Da das Modell nicht zu berechnen ist, kann auch kein Schwerpunkt errechnet werden, so dass der Schwerpunkt erst beim Einfliegen gesucht werden muss. Die ungefähre Schwerpunktlage ist Erfahrung oder wird durch Balsagleiter in etwa ermittelt. Durch Zugeben von Ballast in der Rumpfspitze wird der Schwerpunkt nach vorne geschoben. Hierdurch wird die vordere Fläche kleiner und somit auch der Auftrieb und die hintere Fläche wird größer, was dann auch für den Auftrieb gilt. Das Ähnliche wird auch durch das Höhenruder bewirkt. Wird dieses nach oben ausgeschlagen und somit der S-Schlag vergrößert wird der Auftrieb der hinteren Fläche kleiner und bei umgekehrtem Ausschlag wird der Auftrieb größer. Der Auftrieb der vorderen Fläche ändert sich ebenfalls, da bedingt durch die Auftriebsänderung der hinteren Fläche sich auch der Anstellwinkel ändert. Das heißt, wenn das Höhenruder nach oben ausgeschlagen wird und somit der Auftrieb hinten sinkt geht der Schwanz des Modelles nach unten, die vordere Fläche hat einen höheren Anstellwinkel und somit mehr Auftrieb. Wenn das Modell genügend Fahrt hat, geht es also nach oben. Umgekehrt ist es, wenn das Ruder nach unten ausgeschlagen wird. Mit beiden Dingen zusammen, Verschiebung des Schwerpunktes und Trimmung des Höhenruders, kann nun die optimale Schwerpunktlage für den gewählten Profilstrak, erflogen werden, was bei diesen Modellen relativ einfach ist, da der Bereich sehr eng begrenzt ist. Entweder fliegt das Modell gut oder es fliegt halt sehr schlecht oder überhaupt nicht, ein Zwischending gibt es nicht, was ich bereits mit entsprechenden Modellen erfahren musste. Profilstraks von bereits fliegenden Modellen sind in den Veröffentlichungen von Heinz Unger enthalten. Alle bisherigen Nachrechnungen mit Computerprogrammen sind negativ verlaufen, auch der, seit Jahren fliegenden ehemaligen Hangflugmodelle von Heinz Unger, die von Manfred Rennecke auf Elektroantrieb umgebaut wurden und jetzt schon seit über 40 Jahren fliegen.

 

Auch die Stabilisierung über die Längsachse hat Probleme. Verschiedene Aerodynamiker, welche die Modelle von Heinz Unger mit doppelter V-Form kennen und wissen, dass sie fliegen, behaupten, dass ein Modell mit einfacher V-Form nicht oder nur sehr kritisch, zum Fliegen zu bringen sei. Derzeit versuche ich den Beweis des Gegenteiles anzutreten. Bei der V-Form ist es jedoch erforderlich, dass diese etwas höher gewählt wird als bei Normalflugmodellen. Hierbei ist jedoch auf darauf zu achten, dass der statische Schwerpunkt genügend weit unter dem Auftriebsmittelpunkt zu liegen kommt um eine stabile Fluglage zu erreichen. Bekanntlich braucht ein Tiefdecker eine größere V-Form als ein Hochdecker, wobei bei letzterem im Regelfall ganz auf eine V-Form verzichtet werden kann. Bei den negativ gepfeilten Nurflüglern kann es jedoch durch das relativ lange Rumpfvorderteil und bei zu kleinem Einstellwinkel der Tragflächen am Rumpf dazu kommen, dass, je nach Trimmung des Modelles, das Rumpfvorderteil eine Fluglage nach oben einnimmt. Hierdurch wird der Abstand zwischen statischem Schwerpunkt und Auftriebsmittelpunkt verringert, so dass die V-Form eventuell nicht mehr ausreichend ist. Bei zu großem Einstellwinkel fliegt das Modell mit nach unten hängendem Rumpf, wodurch sich die Stabilität vergrößert, jedoch abgesehen von einem etwas unschönen Anblick ein geringer Abtrieb und ein höherer Rumpfwiderstand entsteht.

Ein weiteres Problem stellt die Anordnung der Querruder dar. Bei allen Flugzeugen befinden sich die Querruder hinter der Querachse. Wenn dieser Grundsatz eingehalten wird, kommt das Querruder bei den negativ gepfeilten Nurflüglern sehr weit nach innen und hat nicht die gewünschte Wirkung wie man dies von Normalmodellen gewohnt ist. Was passiert, wenn das Querruder vor der Querachse angeordnet wird, kann ebenfalls derzeit nur an Hand der Modelle erprobt werden. Hierbei können Momente entstehen, welche das Modell sofort unfliegbar machen, was jedoch bisher noch nie erprobt wurde.

Ein weiterer zu untersuchender Sachverhalt ist die Möglichkeit des Kunstfluges, der vermutlich durch die erforderliche, größere V – Form und der damit zusammenhängenden großen Flugstabilität nur eingeschränkt möglich ist, wobei einfacher Kunstflug mit Loopings und Immelmännern sowie Flachspiralsturz mit der GK 100 bereits problemlos durchgeführt wurden. Auch das Slippen zum Höhenabbau ist vermutlich bei diesen Flugzeugen nicht unproblematisch. Hierbei wird die vorauseilende Fläche so schräg angeströmt, dass eine solche Fluglage tödlich ist, da an der genannten Fläche die Strömung sofort abreißen wird.

Wenn der Kunstflug, mit seinen statischen Belastungen des Modelles, erwähnt wird, tritt auch ein weiteres Problem auf. Da der jeweilige Auftriebsmittelpunkt sehr weit von der Querachse der Einspannstelle der Flächen entfernt ist, treten enorm starke Torsionsmomente auf. Diese sind so stark, dass eine Nachrechnung ergeben hat, dass ein Modell für die Klasse F3J so stabile Flächen, für den dortigen Hochstart mit Kräften von über 100 kg, haben muss, dass das dann erforderliche Mehrgewicht alle besseren Flugleistungen total zunichte machen wird.

 

Hier streiten sich die Gelehrten über die richtige Größe der Leitwerksfläche. Auch Heinz Unger hat für meine Gefühle, bei seinen Modellen, die Seitenleitwerksflächen zu gering dimensioniert. Die von ihm konstruierten und gebauten Modelle, die jetzt von Manfred Rennecke geflogen werden, waren größtenteils als Hangflugmodelle, mit Kopf-Selbststeuerung über Magnete, entworfen und gebaut, die sich im Fluge, bei Störungen durch Seitenwind o.ä., selbst korrigierten. Manfred Rennecke hat diese Kopfsteuerung entfernt, einen E-Motor und eine Fernsteueranlage eingebaut und an das Seitenleitwerk ein Ruderblatt angebracht, so dass die Fläche entsprechend größer wurde und das Modell somit optimal fliegt. Ein Video vom Flug dieses Modelles ist unter „Negativ gepfeilte Nurflügel von Manfred“ bei You Tube zu sehen.

Das manntragende Segelflugzeug der TU Berlin, die B 11, habe ich als Balsagleiter mit 80 cm Spannweite nachgebaut und konnte diesen Gleiter nicht zum Fliegen bringen. Hierauf habe ich verschiedene Änderungen durchgeführt, wobei der hauptsächliche Einfluss, dass das Modell jetzt fliegt, das Zurücksetzen und Vergrößern des Seitenleitwerkes war.

Wenn man sich in den verschiedenen Büchern den Aerodynamikbereich der Flugzeuge ansieht, werden bei dem Bild mit dem schräg angeblasenen Flugzeug, mit positiver Pfeilung, in der Draufsicht, die rückführenden Kräfte um die Hochachse veranschaulicht. Hier hat die vorauseilende Flächenseite, in der Projektion, eine größere Länge als die zurückliegende Flächenseite und dadurch entsteht, durch den größeren Widerstand, ein zurückdrehendes Moment und ab einer bestimmten Pfeilung ist überhaupt kein Seitenleitwerk mehr erforderlich. Bei einem negativ gepfeilten Flugzeug liegt die Sache genau umgekehrt, hier entsteht bei schrägem Anblaswinkel ein aus der Flugrichtung drehendes Moment, das alleine und zusätzlich zu der normalen Windfahnenwirkung, durch ein entsprechend großes Seitenleitwerk kompensiert werden muss. Aber auch durch die wesentlich geringere Hebelarmlänge, gegenüber einem Normalflugzeug, ist ein noch größeres Leitwerk erforderlich. Die Problematik der Seitenleitwerksgröße habe ich auch unter: „Seitenleitwerke“ behandelt.

 

In der Zeitschrift „Mechanikus“ von Heft 2/V. Jahrgang, Februar 1954 bis Heft 7/V. Jahrgang, Juli 1954 hat Horst Winkler, in 6 Teilen, die Entwicklung des positiv gepfeilten Nurflügels, des „Argentinischen Pfeiles“ aus einem Normalflugzeug beschrieben. Analog hierzu könnte man sich die Entwicklung eines negativ gepfeilten Nurflügels aus einem Entenflugzeug vorstellen.

Wie unter „gebaute Modelle“ zu entnehmen ist, konnten mit diesen Modellen bereits sehr gute Leistungen, auch bei deutschen und internationalen Meisterschaften, erzielt werden. Warum diese Modelle nicht weiter entwickelt wurden, sondern verschiedentliche Modelle mitsamt Pilot nach Erreichung von vordersten Wettbewerbsplätzen einfach aus der Modellflugszene verschwanden, konnte ich noch nicht recherchieren.

 

Derzeit konstruiere ich, zusammen mit Heinz Unger, einen Motorsegler mit einer Spannweite von 2,5 m in einfacher V-Form, ohne Querruder, so dass der Nachbau gegenüber einer Fläche mit doppelter V –Form wesentlich vereinfacht ist. Wenn die Flugversuche erfolgreich verlaufen, werde ich einen Plan dieses Modelles für Interessenten zur Verfügung stellen. Dieses Modell läuft unter der Bezeichnung „GK 104“ und ist unter „Baubrett“ und unter „negativ gepfeilte Nurflügel“ auf dieser Homepage eingestellt.