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Swift S-1 mit E-Antrieb

Eine Swift S-1 in 1:4 mit E-Antrieb sollte es werden. Grobplanung: GfK-Rumpf kaufen, Styropor-Kerne schneiden und Abschlussrippen fräsen lassen. Flächen mit Kohleverbinder, CfK-Holm, Balsabeplankung CfK unterlegt, Oberfläche GfK beschichtet und lackiert. "Scale" ist nicht so wichtig, daher ohne Störrklappen, aber mit Wölbklappen.

Konstruktion

Die Maße wurden von den Angaben des Originals abgenommen und auf 1:4 gerechnet. Als Profil für die Fläche kommt ein HQ/ACRO-1,25/11 zur Anwendung. Die Rudertiefen wurde, wie von Helmut Quabeck empfohlen, auf 22 % festgelegt. Für die Holmberechnung habe ich die Excel-Tabelle von Christian Baron angewandt, ebenso für die Flächensteckung. Für das Höhenleitwerk wird das HQ/ACRO-0/12 verwendet.

Bau der Tragflächen

Flächenverbinder und Steckungstaschen

Ein CfK-Verbinder mit einem Rechteck-Querschnitt von 25,5 mm Höhe x 20,5 mm Breite und mit 1° V-Form wurde in einer Form, die aus Alu-Profilen aufgebaut wurde, erstellt.

Der Verbinder wurde mit ca. 2,5 mm Wandstärke und Balsa als Stützstoff/Füllung hergestellt. Statt Rovings kam auf den breiten (später vertikalen) Seiten Roving-Gelege zum Einsatz. Das hat sich jedoch nicht bewährt, da sich die Heißklebefäden, mit denen das Gelege fixiert ist, später auf dem Verbinder abzeichnen und leichte Vertiefungen bilden ("X-Linien" auf dem Foto).

Die Verbindertaschen wurden auf dem Verbinder hergestellt. Dazu den abzuformenden Verbinderteil mit Margarine einstreichen. Dann ein Stück Folie (Gelber Sack) genau 1x (ohne Überlapp) um den Verbinder legen und glatt streichen. Anschließend wird die Tasche wie folgt aufgebaut. Die Folie mit Harz besteichen, 1x CfK-Schlauch überziehen, glatt ziehen und gut mit Harz tränken. Beginnend an einem Ende eine Lage Kevlar-Roving dicht gepackt und stramm um den gesamten CfK-Schlauch wickeln. Die Kevlar-Rovings mit Harz tränken. Einen weiteren CfK-Schlauch aufziehen, glatt ziehen und tränken. Eine Lage Abreissgewebe auflegen. Das ganze Paket mit Schrumpfschlauch einschrumpfen und aushärten lassen. Zum "Entformen" habe ich die Tasche mit einem Tuch geschützt, vorsichtig in einem Schraubstock gespannt und den Verbinder durch sanfte Schläge mit einem Gummihammer aus der Tasche getrieben. Die Folie im Inneren der Tasche lässt sich leicht entfernen.

 

 

Kerne und Wurzelrippen

Die Styropor-Kerne wurden von Karl Faller (Fallers Flächenkerne & Frästeile) geliefert. Aufgrund der Länge von 1500 mm, die auf der CNC-Maschine nicht geschnitten werden konnte, sind die Flächenkerne mittig geteilt. Die Teile sind jedoch so präzise gefertigt, dass nach Zusammenfügen kein Übergang festzustellen ist.

Außerdem wurden bei Karl Faller ein Paar Wurzelrippen in 5 mm Sperrholz und, als Flächenabschlussrippen mit Bepankungsabzug, ein Paar in 4 mm mit allen notwendigen Ausfräsungen für Verbinder, Verdrehstifte, Fläche-Rumpf-Sicherung, Ballaströhrchen und MPX-Stecker gefertigt.

 

  • WurzelrippenWurzelrippen

Aufbau der Tragflächen

Als spätere Abschlussleisten in Ruder und Fläche wurde durch Verwendung eines CfK-Schlauchs ein "U-Profile" aufgebaut. Zunächst wurde an der späteren Position des CfK-Schauchs der Kern um die Dicke des CfKs heruntergeschliffen, dann mit einem Schneidedraht der Styropor-Streifen herausgeschnitten, mit Paket-Klebeband umklebt und eingetrennt. Darüber kommt ein CfK-Schlauch. Beim späteren Beplanken wird später der CfK-Schlauch gründlich mit Harz getränkt und alles wieder passgenau in die Negativschale gelegt und fixiert. Auf der Unterseite wird der CfK-Schlauch mit Abreissgewebe und Folie abgedeckt (siehe auch Bau der Leitwerke).

Die Beplankung der Oberseite erfolgte im Vakuum mit 1 mm Balsa. Die Beplankung ist mit Gewebe unterlegt, im Wurzelbereich über die volle Tiefe, dann zulaufend für eine D-Box (Nase bis Hinterkante Holm) mit CfK C160, in den übrigen Bereichen mit GfK G58 (im Ruderbreich doppelt).

Im nächsten Schritt wurde die Wurzelrippe angeharzt. Um das Modell später aufballastieren zu können werden im gleichen Abstand vor und hinter dem Schwerpunkt GfK-Röhrchen mit 200 mm Länge und ca. 16 mm Innendurchmesser vorgesehen. Die einseitig verschlossenen Röhrchen werden am einen Ende von der Wurzelrippe und am verschlossenen inneren Ende durch unterlege Holzplättchen abgestützt. Der Hohlraum zur Beplankung wurde mit Epoxyharz getränktem und gründlich ausgedrücktem Schaumstoff gefüllt.

Als Holmsteg wurde Balsa hochkant, von 23 auf 3 mm verjüngend, beschichtet mit GfK G163, verwendet. Die benötigte Rovingzahl und Länge und die sich ergebenden Stegdicken wurde mithilfe der Excel-Tabelle von Christian Baron berechnet. Nachdem der Holmsteg sorgfältig auf die richtige Höhe geschliffen war, wurde der untere Holmgurt, Tasche und Holmsteg und der obere Holmgurt in einem Arbeitsgang aufgebaut. Der freie obere Holmgurt wurde mit Abreissgewebe und Folie belegt und bis zur Aushärtung mit Gewichten beschwert.

Vor der Bepankung der Unterseite wurden noch die Servorahmen und -kästen und Kabelkanäle mit Kabeln eingebaut und an den späteren Trennstellen der Ruder und den Positionen der Ruderhebel das Styropor herausgenommen, um es beim Beplanken der Unterseite mit angedicktem Harz auffüllen zu können. Die Randbögen bestehen aus einem Vollbalsa-CfK-Vollbalsa-Sandwich. Nach einigen Schleifarbeiten waren die Flächen fertig für die Beschichtung.

 

  • FlächenkernFlächenkern
  • HolmstegHolmsteg
  • HolmeinbauHolmeinbau

Bau der Leitwerke

Die Styropor-Kerne fürs Höhenleitwerk wurden auch bei Karl Faller (Fallers Flächenkerne & Frästeile) bestellt. Kerne und Schalen wurden in der Mitte zusammen geklebt. Als spätere Abschlussleisten in Dämpfungsflosse und Ruder sollen, wie bei der Tragfläche, durch Verwendung eines CfK-Schlauchs "U-Profile" aufgebaut werden.

Zunächst wurde die Oberseite mit 1 mm Balsa, vollflächig mit G58 GfK unterlegt, im Vakuum beplankt. In die Leitwerksmitte kam zusätzlich C93 CfK und in der Endeiste ein Streifen G58. Die Negativschalen wurden mit Folie geschützt, auf die Unterschale wurde im Bereich des CfK-Schlauchs und der Endleiste Abreißgewebe gelegt, um im zweiten Beplanungsgang eine gute Verklebung zu gewährleisten.

Der Holm wurde aus 3 mm Balsa hochkannt, beschichtet mit G58, und je 3 abgestuften Rovings aufgebaut. Für die spätere Verschraubung wurde ein Sperrholzverstärkung zwischen Holm und Abschlussleiste eingebaut. Dann erfolgte die Beplanung der zweiten Seite und das Ankleben von Randbögen aus Vollbalsa-CfK-Vollbalsa-Sandwich.

Das Seitenruder wurde simpel mit einem Styroporkern, beplankt mit 1 mm Balsa aufgebaut. Für die spätere Lagerung wurde eine Bowdenzughülle mit Ø 2 mm verwendet. Die Nase des Ruders wurde aus Vollbalsa aufgebaut und halbrund verschliffen.

 

  • HLW-KerneHLW-Kerne
  • HLW-KerneHLW-Kerne
  • HLW BeplankungHLW Beplankung

Beschichtung, Trennung der Rudern und Finish

Die Beschichtung der Leitwerke und Tragflächen geschah wie folgt. Macken und ähnliches wurden mit Modellier Moltofill von Molto gespachtelt und alles fein verschliffen. Nun folgte die GfK-Beschichtung nach Anleitung von suter-kunststoffe ag. Dabei wird mit 20 % Methanol verdünntes Epoxidharz und Gewebe mit 50 g/m2 verwendet. Nach dem Aushärten (2 Tage) wurde die Beschichtung vorsichtig mit 180er Papier trocken geschliffen und dann mit Ahrweitex-Schnellspachtel von Jansen mit Hilfe eines Japanspachtels vollflächig abgezogen, um alle Gewebevertiefungen auszugleichen. Anschließend wurde vorsichtig 280er nass nass geschliffen.

Wölbklappen, Querruderer wurden längs mit einer Proxxon Micro Oberfräser ausgeschnitten. Für den späteren Anschlag mit Silikon wurde auf der Unterseite ein Ø 1,5 mm Fräser und für die Einlauflippe auf der Oberseite ein Ø 2,0 mm Fräser verwendet. Der Schnitt auf der Oberseite erfolgte mit 2 mm mehrer Rudertiefe als auf der Unterseite. Leider zeigte sich, dass die langen Querruder wenig torsionsfest waren. Entweder hätte ich für das U-Profil 2 Lagen CfK-Schlauch verwenden, oder die Rudertiefe außen erhöhen müssen. Doch dazu war es jetzt zu spät. Es blieb nur noch, aus dem U-Profil des Ruders ein Rechteck-Profil herzustellen. Die Gewebe-Faserrichtung sollte unter 45° verlaufen. Da Gewebe zum Fransen neigt, wurde ein CfK-Schlauch verwendet. Diese wurde jedoch nicht als Schlauch sondern flach verwendet. Die folgende Zeichnung verdeutlicht die wirkungsvolle Maßnahme.

Das Ruder des Höhenleitwerks wurde auf die gleiche Weise ausgefräst, nur dass hier das Silikon-Scharnier auf die Oberseite kommt. Eine Verstärkung des Ruders war hier nicht erforderlich. Anschließend wurde an den Tragflächen bzw. am Höhenleitwerk auf der dem Scharnier gegenüberliegenden Seite das U-Profil schräg angeschliffen, sodass später die Einlauflippe am Ruder mit möglichst geringem Spaltmaß ausgeführt werden kann.

Nach gründlicher Säuberung und Abwischen mit Silikon-Entferner wurden alle beschichteten Teile mit 2-K Acrylfiller (Mipa 4+1 Acrylfiller HS) grundiert. Dann wurde alles mit 2-K Lack (Mipa pur) lackiert. Als "Lackierkabine" diente dabei ein Folien-Tomatenhaus. Vor dem Anbau der Ruder wurden die Ruderhebel eingebaut.

Die Ruder wurden anschließend mit Silikon anschaniert. Dazu wurden die Ruder mit Tesafilm (zwei Lagen) mit einem Spaltmaß von 1,5 mm angebaut und anschließend Silikon (Elastosil E 41) mit einer gekürzten und verrundeten Kanüle (2 mm Ø innen) in der Ruderspalt eingebracht. Nach ca. 24 h kann der Tesafilm vorsichtig abgezogen und alles weitere 24 h zur Aushärtung des Silikons liegen gelassen werden.

Die Herstellung der Ruderdichtlippen erfolgte auf einer Lage Tesafilm mit angedicktem Epoxydharz.

 

  • HLW u. SLW BeschichtungHLW u. SLW Beschichtung
  • HLW Ruder SkizzeHLW Ruder Skizze
  • HLW RuderhörnerHLW Ruderhörner
  • LackierkabineLackierkabine

Rumpfausbau

Zunächst wurde die Lagerung des Seitenruders und des Seitenruderservos aufgebaut. Für das Servo wurde eine Art Servorahmen gebaut. Das Servo wurde mit einer Lage Frischhaltefolie in den Rahmen gesetzt und die ganze Einheit mit UHU plus endfest 300in die Flosse des Seitenleitwerks eingeharzt. Im Wartungsfall sollte so ein Servowechsel nach Entfernen der Ruderabschlussleite möglich sein. Die Lagerung des Ruders übernehmen zwei GfK-Plättchen (Platinenmaterial) und ein Ø 2 mm CfK-Stab.

Das Höhenleitwerk wird vorne durch einen Ø 4 mm Alustift und hinter dem Holm durch eine Ø 6 mm Schraube fixiert. Vor dem Einharzen der entsprechenden Gegenlager wurde das Höhenleitwerk akribisch ausgerichtet. Da der Rumpf keinerlei Flächenanformung hatte, wurde zuächst genau der gewünschte Anstellwinkel der Tragfläche am Rumpf vermessen. Dazu wurde der Rumpf so ausgerichtet, dass das Höhenleitwerk exakt 0° Anstellwinkel hat. Dann wurden alle notwendigen Markierungen für die Tragflächenposition vorgenommen.

Die Flächenanformung wurde unter Verwendung gefrästen Rippen aufgebaut. In die Rippen wurden Aluröhrchen zur Aufnahme der Verdrehstifte der Tragflächen eingeklebt. Im Bereich der Nasenleiste liegen die Wurzelrippen an der Rumpfwand an. Im Bereich der Endleiste sind die Rippen mit einem durchgehenden, durch die Rumpfwände verlaufenden, Sperrholzbrett gegeneinander abgestützt. Nach exaktem Ausrichten von Rumpf mit Höhenleitwerk und Tragflächen wurden die Wurzelrippen am Rumpf mit UHU plus endfest 300 fixiert. Der Hohlraum zwischen Rippen und Rumpf wurde mit harzgetränktem Schaumstoff aufgefüllt. Anschließend wurde die Ober- und Unterseite der Anformung mit mehreren Lagen GfK fertiggestellt, gespachtelt, geschliffen, grundiert und anlackiert.

Ein Kabinenhaubenrahmen wurde entsprechend eines Bautipps von Christian Baron mit CfK-Rovings aufgebaut.

Vorne im Rumpf, im Bereich der Nasenleiste, wurde ein zweiteiliger Spant eingebaut. Für den Antriebsakku wurde ein Sperrholzrahmen gebaut, der zur Einstellung des Schwerpunktes verschiebbar ist. Empfängerakku und Empfänger kommen hinter den Antriebsakku.

  • EWD-Vermessung
  • EWD-Vermessung
  • Flächenanformung
  • Rumpfausbau
  • Rumpfausbau
  • Haubenrahmen

 

  • SR-ServorahmenSR-Servorahmen
  • LeitenleitwerkLeitenleitwerk
  • LeitwerksträgerLeitwerksträger

Antrieb und RC-Komponenten

Als E-Motor habe ich mich für den gerade neu herausgebrachten Hacker A50-12 L-Glider entschieden. Der Motor verfügt über eine lange Welle mit Stützlager und passt somit trotz seines Durchmessers von 50 mm in die Rumpfnase. Eigentlich wird er als Nasenantrieb ohne Spinner eingesetzt ...mag nicht jeder leiden. Der Motor wurde von hinten an einem Ringspant montiert, das Stützlager wurde in einem kreuzförmigen Spant fixiert. Der Sturz beträgt ca. 4°, Seitenzug 2°. Zusammen mit einem CFK-Scale Spinner Ø 40 mm von Freudenthaler und einer Aeronaut CAMcarbon 18,5 x 10 Zoll, ergibt sich eine ansehnliche Rumpfnase. Damit das Mittelstück zuverlässig auf der Welle hält, musste sie mit einer planen Fläche für die Madenschraube versehen werden. Als Antriebsakku kommt ein 6S, 3700 mAh (Turnigy nano-tech A-SPEC G2 3700 mAh 6S 65C) zum Einsatz als Regler ein Hacker X-75 OPTO-Pro.

Die gesamte RC-Anlage wurde als Hochvolt-System mit einem 2S LiPo-Empfängerakku ausgelegt. Auf allen Rudern werden Hyperion Atlas DH 16 FMD DIGI High Voltage Servos eingesetzt. Die Flächenservos sitzen in Servorahmen mit Gegenlager. Die Anlenkung des Höhenruders erfolgt über Servo- und Ruderhebel von Gabriel mit Kugelköpfen, um die um 90° versetzen Drehachsen von von Servo und Ruder möglichst spielfrei zu realsieren. Strom liefert ein 2S LiPo-Akku mit 2600 mAh (Robbe ROXXYEvo 30C).

Flug!

Die ersten Handstarts durch einen Helfer waren etwas kriminell. Der Antrieb hat so viel Leistung, dass das Modell kaum in Wurfposition zu halten ist. Abhilfe wurde durch eine Reduktion auf ca. 60 % Leistung in der ersten Schalterstufe erreicht. Nach der Freigabe des Modells kann auf Vollgas durchgeschaltet werden. Mittlerweile starte ich die Swift S-1 alleine. Mit zwei bis drei Schritten Anlauf schalte ich den Antreib im Soft-Anlauf auf 100 % durch und gebe das Modell frei, das klappt jetzt völlig problemlos, dank Thermikstellung sogar bei Windstille. Mit den 3700er Akkus kommt man auf nahezu 4 min Motorlaufzeit, sodass man sich schon anstrengen muss, unter 12 min Flugzeit zu kommen.

Beim Erstflug neigte die Swift in der Kurve schnell zum Abriss, nach Vorverlegung des Schwerpunkts auf ca. 86 mm wurde es besser. Des Weiteren musste der Höhenruderausschlag auf etwa 45 % des ursprünglichen Wertes zurückgenommen werden, da es sonst im Looping bei etwas zu viel Ausschlag ständig zum Abriss kam. (Daher wurde der 10 mm Ruderhebel durch einen mit 20 mm getauscht, um wieder mit mehr Servoweg arbeiten zu können.) Mit jetzt nur noch ca. 12 mm Höhenruderausschlag ist das vorbei und dank etwas Snap-Flap in Normal- und Thermikstellung lässt sich das Modell auch recht langsam fliegen. Der Schwerpunkt landete letztlich bei 93 mm.

Die 5,7 kg verleihen der Swift S-1 ordentlich Durchzug und sie geht durch alle Figuren. Vierzeiten-Rollen kommen sehr zackig und die Festigkeit ist enorm. Was den Kunstflug angeht, wird das Limit momentan wohl eher beim Piloten als beim Modell liegen.

Zur Landung habe ich Butterfly programmiert, wobei die Wölbklappen soweit wie möglich nach unten fahren (ca. 65°) und die Querruder etwas nach oben. Das verbleibende Moment wurde mit etwas Tiefenruder ausgeglichen.

  • MotorMotor
  • MotorMotor
  • MotorwelleMotorwelle
  • SpinnerSpinner
  • HLW-AnlenkungHLW-Anlenkung

"Update"

Im Sommer 2015 ist die Swift S1 leider abgestürzt. Die Ursache war vermutlich der Bruch eines Blattes des Klapppropellers. Soweit rekonstruierbar, haben die dadurch verursachten heftigen Vibrationen zum Bruch des Anlenkgestänges (M2-Löthülse) des Höhenleitwerks geführt. Das Modell ist aus ca. 50 m Höhe abgestürzt. Schaden: Motor verzogen (und leider nicht zu reparieren), Kondensator am Regler abgeschert, Antriebsakku gestaucht, Totalschaden Rumpf und Flächenverbinder, Flächen einige reparable Blessuren.

Ich habe mich entschieden, einen neuen Rumpf zu kaufen und das Modell zu reparieren...

Änderungen

Die EWD liegt jetzt etwas unter 0,7°. Die Anlenkgestänge des Höhenruders ist jetzt in M3 ausgeführt. Das Seitenleitwerk wird über Seilzüge mit einem Standard-Servo angelenkt. Durch die Verlegung des Seitenruder-Servos nach vorne, musste der Empfängerakku im Schwerpunkt untergebracht werden. Das Seitenruder-Servo ist in einer Art Box untergebracht, damit die Seilzüge möglichst gearde verlaufen. Der Empänger liegt unter dem Servo in der Box. Als Klapppropeller kommt ein Georgi Mirov 18 x 10" (CfK) mit einem Spinner mit Ø 45 mm von Freudenthaler zum Einsatz, der sehr gut am Rumpf anliegt und wenig Stirnfläche bietet. Die Steigleistung ist höher als in der alten Kombination und die Motorlaufzeit reduziert sich mit einem 4000 mAh-Akku auf ca. 3:30 min und die Stromaufnahme liegt bei ca. 54 A.

  • SR-ServoSR-Servo
  • SeilzuganlenkungSeilzuganlenkung
  • SpinnerSpinner
  • SpinnerSpinner

Technische Daten

Hersteller: Eigenbau
(Rumpf: W. Steinhardt)
Jahr: 2014/2016
Spannweite: 3180 mm
Profil: HQ/ACRO-1,25/11
Ti/Ta: 327/130 mm
Flächeninhalt: 72,16 dm2
Schwerpunkt: ca. 93 mm
EWD: 0,7°
Gewicht: 5720 g
Flächenbelastung: ca. 80 g/dm2

Ruderwege

Normal Thermik Akro
Höhenruder o/u: 12 mm 12 mm 12 mm
Seitenruder l/r: 75 mm 75 mm 75 mm
Querruder o/u: 26/13 mm 26/7 mm 26/26 mm
Grundstellungen
Wölbklappen: 0 mm u 4 mm 0 mm
Querruder: 0 mm u 3 mm 0 mm

RC-Komponenten

Querruder:
Wölbklappen:
Höhenruder:
Hyperion Atlas DH 16 FMD
DIGI High Voltage
Seitenruder: Futaba S3070HV
Empfänger: Futaba R6308 SBT
Empfänger-Akku: TopFuel LiPo 20C-ECO-X 3000mAh 2S
E-Motor: Hacker A50-12 L-Glider
Propeller: Georgi Mirov 18x10"
Regler: Hacker X-75 OPTO-PRO
Akku:

Derkum D-Power HD-4000 6S 30C