Horten IX Semi-Scale 1:8 Impeller-Modell

Nach meinem vorherigen Projekt, der Heinkel 116, habe ich nun was Neues angefangen.

Die Horten IX ist wohl eines der faszinierendsten Flugzeuge, die gegen Ende des zweiten Weltkrieges entwickelt wurden. Das Konzept der Brüder Walter und Reimar Horten war damals der Zeit weit voraus. Angetrieben von der Spezifikation "3x1000" (1000km/h, 1000km Reichweite, 1000kg Nutzlast) des RLM begann eine äußerst ehrgeizige Entwicklung. Eine sehr gute Beschreibung dazu ist bei Wikipedia (http://de.wikipedia.org/wiki/Horten_H_IX) zu lesen, so dass hier eine Wiederholung unnötig ist.

Vorbereitung

Als RC-Modell sind in der Vergangenheit schon paar Projekte verwirklicht worden, was mich allerdings nicht abhalten konnte, es "from scratch" einmal selbst zu versuchen. Die Theorie dieser Flugzeuge ist in diversen Veröffentlichungen nachzulesen.
Besonders zu nennen sind dabei die Bücher "Schwanzlose Flugzeuge" von Karl Nickel und Michael Wohlfahrt, "Flying Wings" von Rudolf Storck sowie "Nurflügel" von Reimar Horten und Peter F. Selinger, die alle zunächst einmal recht gute technische Grundlagen vermitteln. Auch die Webseiten der Nurflügel-Fans liefern gute Informationen zum Start.

Ohne Anspruch auf Vollständigkeit und ohne Gewichtung nach Qualität oder Relevanz sind hier ein paar Beispiele:

http://www.nuricom.de/

http://www.zanonia-flyers.de/

http://www.zanonia.de/

http://www.nurfluegel-modelltechnik.de/

http://www.das-nurfluegelteam.de/

http://www.das-nurfluegelteam.de/H9_Historie/historie_h9.html

http://www.wingsontheweb.com/ho229/index.php

http://www.albentley-drawings.com/horten_ho229.htm

http://www.flz-vortex.de/nurfluegel.html

http://www.flz-vortex.de/flz_vortex.html

http://www.step-four.at/hp2/index.php?action=464


Die perfekten Zeichnungen des manntragenden Originals sind dabei sicherlich von Arthur Bentley erhältlich. Auf seiner Webseite findet man einen Satz von Zeichnungen, deren Qualität seinesgleichen sucht. Wer mit so einem Modell beginnt, sollte sich unbedingt den Zeichnungssatz von Arthur bestellen. Beim "Nurflügel-Team" lassen sich Horten-Modelle als Frästeilesatz beziehen. Ich nehme an, dass diese Modelle gut durchgerechnet sind und gute Flugeigenschaften aufweisen werden. Auf Gary's Webseite "wingsontheweb" ist ebenfalls ein hervorragendes Horten-Projekt beschrieben. Zugegebenermaßen habe ich dort meine ersten Inspirationen erfahren, so dass ich mir von Gary den Bauplan bestellt habe. Gary lieferte die Rolle mit den ca. A0-großen Zeichnungen prompt.

Von Frank Ranis gibt es super Berechnungsprogramme, die auf seiner Webseite "flz-vortex" verfügbar sind.

Mit diesen Informationen ausgerüstet begann ich die Auslegung und Konstruktion des Flugzeugs.

Die äußere Geometrie habe ich aus den Plänen von Gary und Arthur übernommen. Zunächst sind die Beschreibungen der Flächen in die Berechnungsprogramme für die Aerodynamik eingegangen. Mit den Programmen "Nurflügel" und "FLZ-VORTEX" kann man sich recht gut an die Auslegung des Modells herantasten. Die Grundlagen von Gary und Arthur waren allerdings schon so gut, dass es kaum noch was zu verbessern gab. Gary hat sein Modell mit einer Flächenschränkung von 1 Grad konstruiert. Ich habe mich bei meiner Auslegung auf 2 Grad festgelegt und das Modell danach konstruiert.

Nach ersten Überschlagsrechnungen für das geplante Material müsste das Modell wohl ein Gewicht zwischen 4,5kg und 5,5Kg erreichen.

Für die Konstruktion des Rumpfes habe ich einen Großteil aus Gary's Bauplan verwendet, um mir die Erstellung eines 3D-CAD-Modells zu ersparen. Ich habe den Plan einscannen lassen und dann die Linien manuell digitalisiert. Mit den üblichen Techniken des technischen Zeichners habe ich die Nuten und Federn sowie die restliche Geometrie aneinander ausgerichtet und für die Bearbeitung auf einer CNC-Fräse vorbereitet. Für die Konstruktion der Flächen habe ich wieder den "Wing-Designer" von Step-Four verwendet, um die Zeichnungen und die Vorlagen zum CNC-Fräsen zu erhalten.

Der Zuschnitt erfolgt mit meiner "Tron"-Fräse, die ich bereits früher beschrieben habe.
Nebenbei bemerkt habe ich inzwischen ein paar konstruktive Verbesserungen an meiner Maschine vorgenommen, so dass ich mit der erreichbaren Präzision ein gutes Stück voran gekommen bin...

Die zugeschnittenen Teile passen perfekt, so dass sie lediglich zusammenzustecken und zu verleimen waren. Der tragende Holm ist zusätzlich mit CFK-Teilen verstärkt, die mit 5-Minuten-Epoxy auf den Holm geklebt wurden.

Als guter Tipp für die Beschaffung von CFK-Platten kann die Fa. Hadeg-Recycling (http://www.hadeg-ecycling.de/produkte/cfkbauteile.htm) empfohlen werden. Ich denke, für faire Preise sind dort sehr hochwertige CFK-Platten für die CNC-Verarbeitung zu bekommen. Bei allen Festigkeitsvorteilen von CFK darf nicht unerwähnt lassen, dass eine nachträgliche Bearbeitung nach dem Fräsen mit Vollhartmetall-Fräsern insofern sehr teuer wird, als dass die verwendeten Werkzeuge schon nach sehr kurzer Anwendung stumpf und unbrauchbar werden. (Da ich aufgrund eines kleinen Konstruktionsfehlers meinerseits leider was "pfriemeln" musste, um etwas passend zu bekommen, habe ich da so meine leidvollen Erfahrungen...)

Rumpfgerippe

Die Frästeile habe ich so konstruiert, dass sie jeweils vor und hinter dem Hauptholm in Einzelteilen aufzukleben sind. Beim Zusammenleimen der Frästeile müssen die Teile unbedingt mit Anschlagwinkeln ausgerichtet und fixiert werden, damit das Gerippe nicht "windschief" wird. Nach der Fertigstellung des Gerippes ist die spätere Form des Flugzeugs schon recht gut zu erkennen.

Für die Antriebe werden zwei Impeller-Einheiten der Firma WeMoTec verwendet. geplant sind hier jeweils ein Motor HET 2W25 vorgesehen für 6s-LiPo-Akkus. Dabei sind im WeMoTec MiniFan-Pro ca. 900W Eingangsleistung zu erwarten. Bei dem erwarteten Abfluggewicht müsste das gut ausreichen.

Die Schubrohre habe ich aus 0,4mm Flugzeugsperrholz gefertigt. Mit einem Kern aus Scheiben auf einer Gewindestange habe ich eine maximale Ausnutzung der vorgefrästen Führung erreicht. Das Schubrohr ist so ausgelegt, dass am Austritt derselbe Querschnitt erreicht wird wie die Ring-Fläche des Impellers. Die Praxis wird zukünftig zeigen, ob das richtig war.

Flächengerippe

Die Flächen aus dem Wing-Designer können immer gleich mit einer Helling konstruiert werden. Das ermöglicht eine bestmögliche Fixierung der Rippen für die vorgesehene Schränkung beim Zusammenbau mit den Holmen. Ich mache sämtliche Klebearbeiten der Flächen nur in der Helling um so eine Verzug der Flächen weitestmöglich zu verhindern. Nötigenfalls wird die Fläche mit kleinen Gewichten und Sandsäckchen in die Helling gedrückt, um evtl. Federeffekten beim Kleben entgegen zu wirken.
Die Flächen habe ich verkastet bis zu den Luftbremsen um das Biegemoment an den Flächenwurzeln bestmöglich aufzunehmen. Die Flächen werden zunächst mit festen Klappen zusammengebaut um das Profil nicht zu zerstören. Nach dem Beplanken sind die Klappen im Profil formstabil und werden an dafür vorgesehenen Stellen herausgeschnitten.

Die Querruder werden als Frise-Klappen ausgeführt. Was das ist, kann man hier (S. 188ff) ganz gut nachlesen.

Die Aufnahme der Scharniere ist mit GFK-Platten vorbereitet, wobei ich für die Lagerung kleine Messing-Buchsen vorgesehen habe. Beim Einbau der Scharnierplatten habe ich einen Federstahl-Draht zum Ausrichten der Bohrungen verwendet, so dass man im Betrieb eine korrekte Bohrungsflucht erwarten kann.

Die Idee für die Ausführung der Luftbremsen habe ich aus Gary's Bauplan übernommen und für die CNC-Maschine neu konstruiert.

Einziehfahrwerke

Die Einziehfahrwerke standen mir erst nach der Fertigstellung der Konstruktion zur Verfügung. So hatte ich zwar den Ort und die Halterungen dafür gedanklich vorgesehen, jedoch nicht auskonstruieren können. Leider blieb da dann nur die handwerkliche Erstellung der Fundamente in die Bestehende Rippengeometrie. Ich habe elektrische Einziehfahrwerke der Firma E-Flight vorgesehen, die für Modelle bis 6,8kg ausgelegt sind. (60-120 Size E-Flite 90°). Horizon-Hobby führt diesen Modellsportartikel mit der Herstellernummer EFLG430. Ich habe so einen Fahrwerksatz auch in meiner ARF BF-108 von Graupner nachgerüstet und bin mit der Qualität bislang zufrieden. Für die Klappen der Fahrwerksschächte habe ich einen Door-Sequencer von "Jet-Tronics" vorgesehen. so ein Stück Elektronik kann für knapp 60 Euro z.B. beim Schweighofer bestellt werden - wo es übrigens auch die Einziehfahrwerke gibt.

Entgegen dem Original steht das Modell ein klein wenig "hochbeiniger". Auf unserem Flugplatz gibt es keine feste Startbahn, sondern nur Rasenfläche - manchmal auch mit Wühlmäusen. Die Optik wird davon nicht nennenswert beeinträchtig, aber es schont das Modell und insbesondere die Düseneintritte durch hoffentlich reduzierte Dreckaufnahme. Den Ort des vorderen EZFW-Fundamentes habe ich herausexperimentieren müssen. Dabei kam einerseits die Anstellung des gesamten Flugzeugs im Stand in Betracht, und andererseits der Umstand, wie das Bugrad bei gewünschter Rumpfanstellung im Rumpf verschwindet. Ich habe mich am Ende zunächst für eine Anstellung des Rumpfes mit waagerecht stehenden Düsen entschlossen. "Was gut aussieht, funktioniert auch gut" sagte mal ein Professor während meines Studiums.

Rumpfbeplankung

Für die Beplankung des Rumpf-Gerippes nehme ich 2,5mm Balsa-Holz. Die großen Flächen sind dabei relativ einfach zu handhaben. Bei sphärisch geformten Flächen ist viel Geduld erforderlich. Um dabei die Form möglichst gut zu treffen, unterlege ich solche Flächen gerne mit Styrodur-Schaum. Das Material superleicht und lässt sich gut mit einem Draht schneiden und ist ebenfalls gut schleifbar. Man klebt die vorgeschnittenen Stück mit 5-Minuten-Epoxy an die vorgesehene Stelle und schleift die gewünschte Form entsprechend zurecht. Damit erhält man einen recht guten Untergrund für die Beplankung mit Balsa-Holz, die ebenfalls mit 5-Minuten-Epoxy gut vorgenommen werden kann. Ich nehme zum Anrühren der Kleinstmengen immer gerne die kleinen Kunststoff-Schälchen, in denen die Toffifees geliefert werden - das ist nützlich und schmeckt...

Beplankung der Düsenrohre

Die Düsenrohre sind hinsichtlich der Beplankung eine besondere Herausforderung. Das vordere und insbesondere das hintere Ende ist stark sphärisch gekrümmt und erfordert somit, dass jeder Balsastreifen einzeln hergestellt und aufgeklebt werden muss. Aus hier habe ich wieder mit Styrodur-Schaum für einen formgebenden Untergrund gesorgt und dann die Beplankung mit 7mm breiten Streifen aus 1,5er Balsa-Holz vorgenommen. Ein paar Feierabende braucht das dann schon.
Nach dem Beplanken der Flächen habe ich die Oberflächen zunächst grob verschlichtet und dann mit Leichtspachtel aufgefüllt. Die Spachtelmasse ist im unausgehärteten Zustand wasserlöslich, so dass sie sich mit nassen Fingern auf einer zuvor angefeuchteten Oberfläche gut verteilen lässt. Über Nacht ist die Spachtelmasse ausgehärtet, so dass am folgenden Tag geschliffen und erneut gespachtelt werden kann.

Wird fortgesetzt ...

Reinhard