SEGELFLUG

Göttliches Thermikfliegen

Bauplanbeilage: Elektrosegler ATON, Teil 1

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Keine Lust mehr auf die verbeulte Schaumwaffel? Mal was Richtiges aus Holz? So echt selbstgebaut und langlebig? Ich hätte da etwas, das nicht im Onlineshop zu holen ist...

JONAS KESSLER

...ATON, ein gemütlicher, gutmütiger und durchaus anfängertauglicher Floater mit geradezu göttlichen Flugeigenschaften. Thermik sucht das Flugzeug praktisch von alleine – eine Spezialität des Knickflügels. Wieder herunterkommen ist dank Störklappen auch kein Problem: An der Sichtgrenze Klappen raus, leicht andrücken und 30 Sekunden später ist das Modell in Augenhöhe. Und wenn das Wetter mal rauh ist: Dieses Fluggerät ist robust und windtolerant, kann senkrecht steigen und gerne auch mal flott geflogen werden.

Im Übrigen muss man kein Holzbau-Experte sein; die detailliert durchgearbeiteten Pläne mit ausführlicher Bauanleitung führen sicher zum Ziel. Belohnt wird das Selberbauen jedenfalls mit Flugleistungen, die die übliche Katalogware ganz blass aussehen lassen. Versprochen!

Keine Querruder?

Früher ein Anlass zu endlosen Diskussionen, heute ist R.E.S. (Rudder, Elevator, Spoiler) voll im Trend. Der ATON braucht sie einfach nicht, die Querruder. Für was denn auch, wenn er mit Seitenruder schon tadellos auf dem Rücken fliegt (das Seitenruder wirkt beim ATON sinnrichtig wie ein Querruder, da gibt es nichts umzudenken). Das Besondere am Knickflügel-Konzept aber ist, dass der Sonnengott sich ganz von selbst in der Thermik zentriert. Je weniger der Pilot dazwischenfunkt, desto sicherer geht es nach oben: Ein bisschen Seite, etwas ziehen und dann nur noch zuschauen. Wollte man dagegen wirksame Querruder haben, müsste man die V-Form verringern. Dann ist es aber Essig mit der Selbstzentrierung. Und in großer Höhe können nur noch echte Experten die richtige Querlage zum exakten Kreisen erraten. Man sitzt halt nicht drinnen und sieht keinen Faden. Und außerdem bremsen die Spalte am Querruder gewaltig und die Außenflügel werden träge wegen des erhöhten Gewichts und die Rollrate deshalb auch nicht wirklich besser und aufwendiger und teurer wird’s auch und schwerer und...

Wo sind dann Nachteile beim Zweiachser? Erstens ist die Rollwendigkeit natürlich ein bisschen zeitverzögert, was aber bei leichten Rippenflächen nicht so ins Gewicht fällt. Zweitens lässt sich der senkrechte Steigflug (und auch nur der) nicht ganz so exakt steuern, wie es mit einem Dreiachser möglich wäre. Und drittens kann man mit einem 3-Funktionen-Modell nicht so gut angeben wie mit dem komplizierten 8-Klappen-Flügel, und man kann auch nicht stundenlang mit Handbuch und viel Expertenrat ungezählte Servos und Flugphasen programmieren. Wer das alles nicht braucht, wird am ATON seine helle Freude haben.

Wenn gewünscht: Störklappen

Wer dennoch ein wenig Sender-Programmierung und zwei extra Servos investieren will, darf sich Störklappen gönnen. Diese erleichtern das Ziellanden und schonen das Material, wenn es in größerer Höhe mal wieder nur noch aufwärts geht – was mit einem ATON gar nicht so selten passiert. Richtig eingestellt, legt der Pilot dann ganz cool den Schalter um und schon strebt sein Modell normal steuerbar, zügig und sicher dem Erdboden zu. Je mehr man dabei andrückt, desto kräftiger wird die Bremswirkung.

Ich hatte ursprünglich die guten alten Landeklappen Nr. 93 von Graupner vorgesehen und bin damit in vielen Modellen erfolgreich geflogen. Leider werden diese Klassiker nicht mehr hergestellt. Also muss man sich selber Klappen bauen, ist ja auch billiger. Beide Flächenhälften haben je ein eigenes Klappenservo von maximal 9 mm Dicke. Im Bauplan sind empfehlenswerte D-60 von Dymond/ Staufenbiel gezeichnet, sie bleiben über geschraubte Deckel zugänglich. Jedes Klappenservo benötigt einen eigenen Kanal im Sender für den Feinabgleich.

Ich steuere die Klappen über einen Zwei-Stufen-Schalter: „Halb” für den normalen Anflug, „voll” für die letzte Bremsung oder den schnellen Abstieg aus großer Höhe. Das kopflastige Moment bei ausgefahrenen Klappen sollte man per Mischer ausgleichen, sonst macht die Sache nicht wirklich Freude. Bei voll ausgefahrener Klappe geht das Höhenruder etwa 1 mm auf „hoch”, der genaue Wert muss individuell erflogen werden. Ich fliege mit voll gesetzten Klappen senkrechte Abstiege – aber nur mit meinem eigenen ATON, bei dem ich jede Klebestelle und jede Holmleiste persönlich kenne.

Die Ausrüstung

Mäßige Anforderungen stellt der ATON an die Fernsteuerung: Drei Kanäle mit V-Mischer sind Pflicht, bei Störklappeneinbau sind’s aber schon fünf Kanäle und senderseitige Klappenmischer; ein weiterer Mischer für automatisches Nachdrücken beim kräftigen Gasgeben kann nicht schaden. Aber das hat man ja heute alles irgendwo in der Sendersoftware.

Der ATON hat am liebsten einen Außenläufer in der Nase und einen 2s- oder besser 3s-LiPo unter dem Flügel. Die zeitgemäß lange Nase und die Akkuposition im Schwerpunkt erlauben viele Antriebskombinationen, ganz nach Geschmack und vielleicht schon vorhandenem Material. Am gezeichneten Motorspant kann beispielsweise die 28er AXI-Motorenfamilie in Flugrichtung verschraubt werden, vom zahmen 2808 für Leichtwindfreunde bis hin zum 2826 für Liebhaber der Senkrechten. Viele andere Fabrikate passen ebenfalls.

Meine persönliche Lieblingsvariante ist ein AXI 2828/12 mit 3s/3.200-mAh-LiPo, so etwas haben viele Modellflieger gebraucht im Regal liegen. Damit hat man eine Stunde Flugzeit sicher. Senkrechtes Steigen ist bei etwa 40 Ampere Stromaufnahme möglich (Luftschraube ca. 13×8”), falls man das braucht. Bei „nur” 45° Steigwinkel geht es aber viel wirtschaftlicher und eleganter nach oben.

Wenn man im typischen E-Segler-Stil fliegt, also kurze Motorlaufzeiten mit längeren Segelflügen dazwischen, dann erübrigt sich eine Motorkühlung. Notorische Bleifußfahrer sollten sich aber einen Turbospinner zwecks Kühlung und einen dazugehörenden Luftauslass im Rumpfdeckel gönnen.

Die Sache mit dem Flügelprofil

Früher hatten meine Segler ein Eppler 205 auf den Rippen. Vielleicht nicht gerade der letzte Schrei, aber geflogen sind die Geräte, und zwar anständig. Ich darf da an meinen EON aus der FMT-Winterbauserie 2001 erinnern, tausendemale nachgebaut. Die Menschheit hätte also damit zufrieden sein können, wenn nicht Hartmut Siegmann (www.aerodesign. de) eine fundierte Abhandlung über die aerodynamischen Fehler der Eppler-Kurve geschrieben hätte. Die theoretischen Argumente sind überzeugend, so überzeugend, dass in der Folge einige EONs mit dem angeblich besseren Selig 3021 gebaut wurden. Einer davon aus rein wissenschaftlichen Gründen auch in meiner Werkstatt. Die Strafe folgte auf dem Fuße: Der theoretisch verbesserte Segler kam schlechter gegen den Wind vorwärts und verlor mehr Höhe im Schnellflug...

Wieder einmal lässt die rüde Praxis die schöne Theroie einfach im Regen stehen. Woran mag das liegen? Nun, die Überlegungen gingen davon aus, dass ein E205 in einem Rippenflügel gebaut genau so aussieht wie ein E205 auf dem Bildschirm. Und da liegt der Hase im Pfeffer. Denn selbst wenn ein perfekter Modellbauer am Werk ist, so ist das gebaute Profil schon auf den Rippen anders, allein weil eine gekaufte Endleiste verbaut wird, die nicht der genauen Profilform entspricht. Mit dem mathematisch exakten Profil müsste man rückseitig Tomaten schneiden können – man versuche das mal mit einer handelsüblichen Balsa-Endleiste.

Ist die Sache genau auf der Rippe schon fragwürdig, so herrschen neben den Rippen auf jedem Millimeter nochmals andere Verhältnisse, bis hin zur Mitte eines Rippenfeldes, wo die Bespannung endgültig eine gänzlich andere Form angenommen hat, als die Profilzeichnung es vermuten ließ. Wer’s nicht glauben will, möge ein Lineal mittig auf die hintere Hälfte eines offenen Rippenfeldes legen: Die Bespannung bildet hier... eine simple Gerade anstelle der erwarteten sinnlichen Wölbung. Jetzt sollte jedem klar werden, warum eine theoretische Kurvendiskussion bei bespannten Rippenflügeln manchmal ins Leere läuft.

Der ATON nun hat ein modernes dünnes Profil, angelehnt an das AG35 von Mark Drela. Meister Drela hat Profile extra für die Holz-Rippenbauweise – unter Beachtung der realen Form der Bespannung – entwickelt. Vielleicht werden andere Theoretiker wieder nachweisen können, dass damit ein Segler zu Fuß gehen muss. Das lässt mich aber kalt, denn der ATON fliegt wunderbar, kommt trotz niedriger Flächenbelastung gut gegen jeden Wind an und hängt in der Thermik auch mal einen quicklebendigen Bussard oder Milan ab. Ich bin jedenfalls den gefiederten Kollegen schon öfter davongekurbelt.

Holzbau pur

Wie alle meine Modelle, ist auch der ATON eine reine Holzkonstruktion. Ganz klassisch wird vor allem Balsa verbaut. Durch Verleimen zweier Balsaholzschichten bekommt das Rumpfvorderteil die Festigkeit einer Sperrholzkonstruktion, nicht aber deren Gewicht. Die Rumpfspanten bestehen aus leichtem Pappelsperrholz, für den Motorspant empfiehlt sich stabiles 5-lagiges Flugzeugsperrholz aus Birke. Kiefernholme tragen die Rippenfläche, eine geschlossen beplankte Torsionsnase sorgt für Verdrehfestigkeit. Wegen der bisweilen rohen Gewalt moderner Antriebe ist die Tragfläche gegenüber den Vorgängern deutlich verstärkt. Dennoch liegt das Rohbaugewicht unbespannt unter 600 Gramm.

Für die Beplankung sind Balsabretter mit 250 mm Breite ideal: Zweimal 62 mm breite Streifen abschneiden, den Rest genau mittig teilen, schon sind alle Beplankungsbrettchen der Tragflächenmitte aus nur einem Brett geschnitten (Bezug: www.thomabalsa.de).

Die Tragflächenmittelstücke

Auf dem Baubrett decken Sie die Planzeichnung mit durchsichtiger PE-Folie ab, damit nichts am Papier festklebt. Zweckmäßigerweise baut man erst eine Flächenhälfte, um die jeweils andere Planzeichnung lesen zu können. Dann schneiden Sie sich vier Holmgurte F1 aus Kiefer 3×8 mm. Die unteren Nasenbeplankungen F2 schneiden Sie genau nach der Planzeichnung zu, die obere Beplankung F19 mit 1,5 mm Übermaß in der Tiefe und verkleben sie mit den Leisten F1; dazu erst mit Tesafilm spaltfrei anheften, aufklappen und Leim in die Fuge geben, zuklappen, überschüssigen Leim abwischen, mit Gewichten beschweren und trocknen lassen. In die Nasenleisten F3 und die Endleisten F6 sägen Sie Schlitze für die Rippen Nummer 7 nach Plan ein (Modellbaukreissäge oder zwei Eisensägeblätter nebeneinander). Zeichnen Sie dann die Lage der innersten drei Rippen auf F2 an, richten die Nasenleiste daran aus und kleben randbündig auf die untere Beplankung F2; sparsam Leim verwenden, damit die Schlitze nicht zukleben. Die Beplankungseinheit fixieren Sie nun auf dem Bauplan (z.B. mit Gewichten) und unterlegen passend an der Nase mit einer zusätzlichen Endleiste 5×25 mm. Dann setzen Sie die untere Mittenbeplankung F4, den einzigen Aufleimer F5 (an der Abschlussrippe) sowie die Endleiste F6 mit Kleber an und fixieren sie ebenfalls.

Die Rippen K7 sind nur für den Einbau der Störklappen notwendig, andernfalls bauen Sie einfach weitere F7 ein. Kleben Sie alle Rippen Nr. 7 ein, die Beplankung sollte immer satt an der Unterseite anliegen. Grundsätzlich erst an der Nase einkleben, dann an der Endleiste. Achten Sie darauf, dass die Hinterteile der Rippen vollständig auf dem Baubrett aufliegen. Passen Sie neben jeder Rippe sofort den zugehörigen Holmsteg F8 aus Hartbalsa (Maserung unbedingt stehend) ein und kleben ihn mittig satt auf den Holm; wischen Sie den Leim aus der oberen Holmnut gut aus. Bei den ersten beiden freien Rippenfeldern ist der Steg F9 aus Sperrholz. Kleben Sie dann die Rippen F10 und F12 mit ihren Hilfsverkastungen F11 und F13 (Achtung, beide sitzen vor dem Holm) ein. Die Wurzelrippe F14 wird um 2,5° nach innen geneigt eingeklebt, F13 dient als Winkel-Schablone. Fertigen Sie die Holmbrücke F15 aus gutem Flugzeugsperrholz (Birke) an, markieren Sie die Einbaulage „Ohr“ und kleben sie im gezeichneten Winkel auf den Holm, sie stellt später die Verbindung zu den Tragflächenohren her. Nun wird die zweigeteilte Endrippe F16 a/b unter 7° nach innen geneigt eingesetzt (Schablone). Passen Sie den Verstärkungskeil F17 (Reststück Endleiste) und die Dübelaufnahme F18 ein und verkleben beides.

Verschleifen Sie nun die Oberseite der Nasenleiste tangential zu den Rippen (Schleiflatte). Für das Aufbringen der oberen Beplankung F19 sollte das Flächengerippe gut am Baubrett fixiert und die Nase wieder mit einer Dreiecksleiste unterlegt werden, damit sich keine Verzüge einschleichen. Der Holm F1 ist schon mit F19 verklebt, beides sollten Sie trocken anprobieren und die Position der Rippen grob anzeichnen. Wegen der V-Form steht die obere Beplankung an der Endrippe F16a nun bis zu 2 mm über, diesen Überstand schneiden Sie vor dem Verkleben noch ab. Überschleifen Sie nun die Oberkante F16 leicht, streichen dann die Rippen und die Nasenleiste mit Kontaktkleber (z.B. Pattex Classic hochwärmefest) ein, ebenso die Beplankung an den zukünftigen Kontaktstellen.

Die Auflage des oberen Holmgurtes versehen Sie sogleich mit reichlich Kleber (sehr dicker Sekundenklenber oder Weißleim). Nun erst setzen Sie den Holm sauber in die Aussparungen der Rippen ein und fixieren ihn, bei Weißleim sind hier aufgelegte Gewichte eine gute Lösung. Erst wenn die Klebestelle am Holm fest ist, wird die Beplankung auf den Rippen und der Nasenleiste festgerieben. Sollte der Kontaktkleber schon zu trocken sein, helfen Sie mit dem warmen Bügeleisen nach, das erhöht übrigens immer die Festigkeit der Klebestelle. Nach dem Trocknen sollten Sie die Klebestellen von Holm zur Verkastung genau prüfen, ggf. mit einer Leimraupe verbessern. Die Überstände über den äußeren Rippen werden beigeschliffen (Tellerschleifer oder Schleiflatte).

Störklappen (optional)

Die vorgeschlagenen Eigenbauklappen brauchen nur wenige zuätzliche Teile, der meiste Aufwand ensteht durch die Einbaurahmen für die Servos. Wer diese einfach fest einklebt, kommt einfacher zum Ziel, muss aber im Reparaturfall die Bespannung aufschneiden. Je drei Rippen K7 sind anstelle der F7 (hoffentlich schon) eingebaut. Die Kabeldurchführung K20 setzen Sie auf die Wurzelbeplankung und feilen das Loch auch in die Beplankung. Die Servo-Einbaurahmen aus Rahmen K21 und Innenteil K22 kleben Sie sparsam zusammen, damit kein Leim überquillt. Die Bohrungen im Deckel K23 werden leicht angesenkt, dann mit Senkkopfschrauben M2,5×6 und etwas Druck mit K22 verschraubt; die Schrauben schneiden sich ihre Gewinde in der 2-mm-Bohrung dabei selbst. Die Abstandshalter K24 kleben Sie zentrisch auf K23, 3 mm Stärke sind richtig für 9-mm-Servos wie das D-60; bei anderen Servos müssen Sie evtl. anpassen. Der V-Ausschnitt markiert die künftige Position des Servohebels, die Einbauposition sollten Sie nach Plan genau beachten. Das gesamte Gebilde kleben Sie nun hinter den Holm zwischen die Rippen, die Unterseite von K21 bündig mit der Unterkante der Rippen (von unten prüfen).

In einen langen Servohebel bohren Sie mit 13 mm Abstand vom Drehpunkt ein 2-mm-Loch, dann: Schraube M2×10 durchstecken und mit Stoppmutter oder zwei Muttern M2 gekontert oder aufgeklebt fest ziehen. Servohebel so aufsetzen, dass die Mittenstellung unter 45° nach hinten liegt. Das Servo versehen Sie mit insgesamt 60 cm Kabel und richten es dann so auf K24 aus, dass der Servohebel genau auf der Spitze der V-Markierung liegt. Dann kleben Sie das Servo fest oder verschrauben es mit liegenden Laschen an K24.

Die Rippendoppler K25 (Pappelsperrholz) bilden zusammen mit den Leisten K26 (Balsa 5×10) und K27 (Rest-Stück Kiefer 3×8) den Einbaurahmen für die Klappen, alle sollten bündig zur Profiloberseite eingeklebt werden. Die eigentliche Klappe K28 ist ein Rest-Stück Endleiste 5×25mm. Die Klappe passen Sie sauber mit 1 mm Luft rundum ein, eventuell bügeln Sie sie schon jetzt von unten an K26 mit einem Sreifen Bügelfolie an. Später wird die Klappe dann auch von oben festgebügelt. Dieses Folienscharnier kann man auch zunächst durch Tesafilm provisorisch herstellen, dann ist das Bebügeln der Tragfläche einfacher.

Die Kulisse K29 fertigen Sie aus gutem Flugzeugsperrholz, sie muss sehr fest an der Klappe verklebt werden. Beim Arbeiten mit Sekundenkleber lässt sich die Festigkeit erhöhen, wenn man vorher das Balsaholz mit einer Stecknadel perforiert und erst einmal dünnen Sekundenkleber hineinlaufen lässt. Nun den Servohebel auf fast 90 Grad hochfahren (bitte mit dem Sender, nicht mit Gewalt), K29 auf die Schraube stecken, Klappe fast senkrecht stellen. Die Kulisse wird dann sauber rechtwinklig satt an der Klappe verklebt, die Hinterkante muss bündig an der Hinterkante der Klappe anliegen.

Nachdem der Kleber fest ist, erfolgt die Funktionskontrolle: Klappe mittels Servo vorsichtig schließen und den Endausschlag justieren, bis die Klappe perfekt bündig mit dem Profil ist. Dann Klappe vorsichtig per Servo öffnen und den anderen Endausschlag so justieren, dass die Klappe etwa 80° Öffnungswinkel erreicht. Wenn alles gut läuft: Klappe in geschlossener Stellung leicht überschleifen, dann Servo mitsamt Deckel wieder abnehmen.

Die Tragflächensteckung

Wenn beide Flächenmittelstücke gebaut sind, folgt der Einbau der Flächensteckung. Als Verbinder hatte ich zuerst einen 8-mm-Kohle-Rundstab verwendet, diesen kann man aber in der Luft tatsächlich zerreißen. Deshalb empfehle ich heute einen guten 6-mm-Federstahl. Passende Außenrohre gibt’s sogar im Baumarkt mit 8×1 mm. Beide Außenrohre F21 sollten Sie entfetten und danach mit scharfem 40er Schleifpapier anschleifen. Das hintere Ende der Rohre wird dicht mit Klebeband verschlossen. Setzen Sie die Verbinder F22 lose ein. Feilen Sie die Bohrungen in den Rippen passend auf, bis die Außenrohre gut passen. Dann die Flächen zusammenstecken, an einer Linie oder Tischkante für geraden Verlauf der Endleisten sorgen und gemäß V-Form ausrichten: Eine Fläche liegt auf dem Baubrett, die andere wird 62 mm an der Rippe F16 unterlegt. Wenn alles passt, heften Sie die Außenrohre vorsichtig mit dickem (!) Sekundenkleber oder 5-Minuten-Harz fest. Passen Sie dabei höllisch auf, dass nichts in die Steckung läuft. Trennen Sie dann die Flächenhälften wieder. Stellen Sie die Flächen nun mit der Nase aufs Baubrett und verkleben die Flächensteckung mittels angepasster Hartholzkeile gut mit der oberen und unteren Holmleiste (langsam härtendes Epoxidharz). Oder einfacher: Man gießt die Lücken bis zum Holm mit insgesamt 15 Gramm eingedicktem Epoxi aus, in das unbedigt Glasfaserschnitzel oder Baumwollflocken eingerührt sein müssen (Harz allein wäre zu spröde). Diese Verbindung ist das krafteinleitende Element, daher sollten Sie hier nicht sparen. Nach dem Aushärten kleben Sie die Wurzelbeplankung F30 auf und bauen den Aufleimer F30a ein. Alle Überstände ringsum müssen nun beigeschliffen werden. Die Mittelteile sind nun vorerst fertig.

In der nächsten FMT geht’s weiter mit dem zweiten Teil des ATON-Bauberichts: mit dem Bau des Außenflügels, der Montage des Rumpfs und der Elektronik, dem Finish und schließlich dem Einstellen und Fliegen des Modells.