Taifun 17II
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Neu: GfK-Motorsegler Valentin Taifun

Aerokurier Januar 1980 (Artikel vom Aerokurier Januar 1980)


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Ein neues Flugzeug
Die Überraschung ist perfekt: "Valentin Flugzeugbau", offiziell als Valentin GmbH Geräte- und Maschinenbau firmierend, hat sich etabliert. Der im Flugzeugbau völlig neue Name steht für ein neues, vom Konzept her anspruchsvolles Flugzeugprogramm im Grenzbereich von Motorsegler und leichtem bis mittlerem Motorflugzeug. Der Werkstoff ist revolutionär und traditionell zugleich, auf Jeden Fall ist es der Werkstoff, den man im deutschen Sportflugzeugbau besser als irgendwo anders auf der Welt beherrscht: GfK.
Eigentlich wollte man mit dem neu gestalteten Flugzeugbau-Programm noch ein wenig "hinter dem Berg" halten, in aller Stille noch ein gutes Stück weitergekommen. Nachdem Grob-Flugzeugbau jedoch Ende November "die Katze aus dem Sack gelassen" hatte und sein neues GfK-Motorsegler- und Motorflugprogramm offiziell ankündigte, entschloss man sich bei Valentin, das Schweigen zu brechen, um von vorneherein bei der Diskussion um die neue Motorseglerklasse mitzumischen.
Eigentlich war die Entwicklung eines fortschrittlichen GfK-Motorseglers längst fällig. Das Knowhow der deutschen Segelflugzeughersteller war mehr als ausreichend, um die neue Aufgabe anzugehen. Dass dennoch nichts geschah lag wohl vor allem an der brillanten Auftragslage der Segelflug-Industrie, die es ihr ohnehin kaum möglich machte der Nachfrage aus dem In- und Ausland nachzukommen. Eine Situation wie gemacht für Firmen, die den Einstieg in den Flugzeugbau suchten. Dipl.-Ing. Bernhard Valentin. selbst begeisterter Flieger und Inhaber eines feinmechanischen Betriebs bei Augsburg, nahm die Herausforderung an. Aus der ehemaligen Mü-27-Mannschaft der Akaflieg München gewann der Dipl.-Ing. Thomas Fischer sowie Dipl.-Ing. Jorg Stieber für die Entwicklung einer neuen GfK-Motorsegler-Familie mit eingeplanter Erweiterung in Richtung Motorflug. Für den Aufbau der Fertigung wurde Erwin Frey gewonnen. Die Fertigung soll, wenn es soweit ist, in Bad Wörishofen erfolgen.
Die Vorgeschichte: Die Valentin GmbH Geräte- und Maschinenbau ist in Königsbrunn bei Augsburg beheimatet. Mit rund 50 Mitarbeitern werden hier luftfahrtgeprüfte Schalter hergestellt. Firmenchef ist Dipl.-Ing. Bernhard Valentin, selbst begeisterter Privat- und Sportflieger. Als solcher machte er sich schon immer Gedanken, wie man die aerodynamisch saubere GfK-Bauweise auf den Bau von Motorseglern und leichten Sportflugzeugen anwenden könne. Vor allem der Motorsegler - man ist so ehrlich, es zuzugeben - schien eine gute Möglichkeit, sich in das neue Gebiet einzuarbeiten.
Was den Zellenbau anbetrifft, so scheint die stürmische Entwicklung des Segelflugzeugbaus in den letzten Jahren fast spurlos am Motorsegler klassischer Bauart vorübergegangen zu sein. Die Wünsche der Motorseglerfreunde und der Motorsegler zählt nach wie vor zum liebsten Kinde der deutschen Vereinsflieger - blieben unerhört von der Industrie. Da die etablierten Hersteller bislang wenig Initiative in dieser Richtung zeigten, entschloss sich die Firma Valentin Anfang '79, den Versuch zu wagen und begann mit der Entwicklung eines modernen Motorseglers in GfK-Bauweise.
Im Frühjahr 1979 begann die Stamm-Mannschaft mit der Arbeit. Für die Konstruktion ist Dipl.-Ing. Thomas Fischer verantwortlich, der bei der Akaflieg München die konstruktiven Arbeiten an der Mü 27 leitete. Vorher sammelte er bereits eineinhalb Jahre in der Segelflugzeug-Industrie konstruktive Serienerfahrung. Dipl.-Ing. Jörg Stieber, ebenfalls aus der Mü-27-Mannschaft, ist seit Oktober mit dabei.
Die Fertigung befindet sich in Bad Wörishofen und wird von Herrn Erwin Frey geleitet, der umfangreiche GfK-Flugzeugbauerfahrung besitzt. Seit Juli arbeitet ein qualifiziertes Team von fünf Prototypenbauern an der Serienvorbereitung.
Der Aerokurier sprach mit Dipl.-Ing. Thomas Fischer über das Taifun-Projekt von Valentin.
aerokurier: Herr Fischer, Sie sind bei der neu in den Flugzeugbau kommenden Firma Valentin für die Entwicklung eines GfK-Motorseglers zuständig. Wie soll Ihrer Meinung nach ein Motorsegler der neuen Generation aussehen?
Thomas Fischer: Aus faserverstärktem Kunststoff wird er sein, ein Doppelsitzer mit nebeneinander liegenden Sitzen, Flügel in Tiefdeckeranordnung, Motor vorn, darüber war man sich klar bei der Auslegung. Doch wie soll man alle Fliegerherzen beglücken, die von einem wartungsfreien doppelsitzigen Motorsegler, mit Gleitzahl 45, Motor-Reisegeschwindigkeit 250 km/h, harmlosen Flugeigenschaften und einem Preis von 20000 DM träumen? Die Flieger haben gesehen, welchen Fortschritt es bei den Segelflugzeugen gab, als die GfK-Bauweise eingeführt wurde. Es ist deshalb nicht verwunderlich, dass man mit hochgesteckten Erwartungen an die neue Motorsegler-Generation herangeht.
Dadurch, dass man einen Motorsegler einfach aus GfK baut, wird dieser nicht automatisch besser. Es gilt, bei den Voraussetzungen, die dieser Werkstoff bietet, möglichst viele gute Eigenschaften in einem ausgewogenen Flugzeugentwurf zusammenzufassen.
Es wurden in der Firma Valentin umfangreiche Flugleistungsrechnungen durchgeführt. Mit zahlreichen Versionen von Flügelprofilen, Spannweiten und Flügelstreckungen wurde der Rechner gefüttert, um die Geschwindigkeitspolaren dieser „Flugzeuge" zu ermitteln. Die Flugleistungen wurden kritisch miteinander verglichen, der jeweils beste Entwurf unter den "Kontrahenten" wurde ausgewählt.
Rumpf und Leitwerk waren bei allen untersuchten Versionen gleich. So konnte man die Tragwerke eindeutig miteinander vergleichen. Schnell wurde klar, dass sich an dem heute allgemein verbreiteten Rumpfkonzept - auch bei den leichten Sportflugzeugen ist es ja zu sehen - nichts Wesentliches verbessern lässt. Ein Rumpf muss nun einmal für die zwei Insassen bequem sein. Aus Sichtgründen sollte der Pilot keine allzu flache, halbliegende Position einnehmen, da sonst die Beobachtung des Luftraumes vorn unterhalb des Flugzeuges durch die Tragflügel und den Motor stark behindert würde.
Somit kam es zu einer Rumpfhöhe van 1,18 Metern. Die maximale Rumpfbreite wurde mit 1,14 Metern festgelegt, das entspricht dem heutigen Komfort von Sportflugzeugen.
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Abbildung 1
aerokurier: Wie groß ist die Anlehnung an den Segelflugzeugbau?
Thomas Fischer: Es wurde versucht, die Rumpfkontur möglichst segelflugzeugähnlich zu machen. So konnten, wo die Geräumigkeit der Kabine nicht leiden musste, alle Ecken abgerundet werden. Diese flüssige Kontur wurde hinter dem Flügel leicht eingeschnürt, um die umspülte Oberfläche klein zu halten. Eine zu starke Einschnürung wurde vermieden, da die Flugleistungen davon nicht profitieren würden, wie Vermessungen an Segelflugzeugen gezeigt haben, und man statische und dynamische Probleme (Flattern) von vornherein reduzieren wollte. Viel Mühe haben sich das Konstruktionsteam mit der Ausrundung des Flügel-Rumpfüberganges gegeben. Eine solche Lösung ist zwar teuer, doch liegt hierin eine gewisse Verbesserungsmöglichkeit der Flugleistungen.
Im Gegensatz zu modernen Leistungssegelflugzeugen wählten wir keine voll eingestrakte Kabinenhaube. Besserer Zugang zum Triebwerk, geringeres Strukturgewicht und vor allem auch die bessere Sicht bei Regen waren die Gründe für eine vorn abgesetzte Haube mit entsprechender Ausrundung.
Da Leitwerke, besonders Seitenleitwerke, bisher häufig zu klein ausgelegt wurden und im Laufe der Entwicklung eines Flugzeuges vergrößert werden mussten, haben wir das T-Leitwerk der "Taifun" - so soll der Motorsegler heißen von Anfang an reichlich bemessen. Der große Leitwerkshebelarm soll ein ruhiges Flugverhalten bewirken, die relativ großen Leitwerksflächen ermöglichen gute Wendigkeit.
Ein solcher Rumpf, der allen nötigen Komfort für zwei Personen und die erforderlichen Sicherheiten bietet, lässt sich natürlich nicht so günstig gestalten wie der eines Leistungssegelflugzeuges. Eine Dreistellungsluftschraube, die für alle Versionen in die Berechnung mit einbezogen wurde, bewirkt selbst in Segelstellung eine voll turbulente Umströmung des Rumpfes.
aerokurier: Soll das heißen, dass ein GfK-Rumpf eines Motorseglers doch nicht so viel bringt, wie man sich davon erhofft?
Thomas Fischer: Gegenüber einem Motorseglerrumpf in Holzbauweise bietet ein Rumpf in GfK doch einige aerodynamische Vorteile, so dass schon hier gegenüber den herkömmlichen Motorseglern eine Verbesserung zu erwarten ist.
Der entscheidende Fortschritt wird jedoch durch ein modernes Tragwerk erzielt. Die Laminarprofile, die uns heute zur Verfügung stehen, haben geringen Widerstand und lassen sich bei der GfK-Bauweise auch wirkungsvoll einsetzen. Aber eben diese Bauweise ist es auch, die ein höheres Strukturgewicht erwarten lässt, als bei der Holz-: oder Gemischtbauweise.
(Eine Konstruktion vollständig aus carbonfaserverstarktem Kunststoff (CfK) wurde aus Kostengründen nicht in den Vergleich mit einbezogen.)
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Valentin Taifun im Dreiseiten-Riss. Der Motorsegler soll mit 15 und 17 Meter
Spannweite angeboten werden
aerokurier: Wie sieht es mit den Gewichten aus?
Thomas Fischer: Ein höheres Baugewicht tut gerade dem Motorseglerpiloten weh, ist doch das Eigensinken in der Thermik bei stehendem Motor schon groß. genug. Auch würde er gerne mehr Kraftstoff mitnehmen, um die Reichweite zu verbessern. Die Leistungen im Steigflug werden ebenfalls direkt vom Baugewicht beeinflusst.
Bei Spannweiten von etwa 15 Metern und starrem Profil mussten wir eine relativ kleine Streckung wählen, damit genügend Flügelfläche vorhanden ist, um die von den Bauvorschriften geforderte Mindestgeschwindigkeit von 75 km/h zu erreichen. Eine kleine Streckung bedeutet aber hohe Sinkgeschwindigkeit im Langsamflug. Gerade dann, wenn der Segelflieger beim Kreisen in der Thermik ein geringes Sinken haben möchte. macht sich die kleine Streckung stark negativ bemerkbar.
Deshalb wurden bei den Ausrechnungen auch Motorseglerversionen mit Wölbklappenprofilen miteinbezogen. Der größere Maximalauftriebsbeiwert ermöglicht eine kleinere Flügelfläche, also größere Flügelstreckung, bei gleicher Mindestgeschwindigkeit.
aerokurier: Für welches Profil hat man sich bei Valentin entschieden?
Thomas Fischer: Bei den starren Profilen erwiesen sich die Profile Eppler E 603 und Wortmann FX 61-184 als gleichwertig und vorteilhaft, bei den Wölbklappenprofilen schnitt das FX-K 170/17 am besten ab. Tabelle 1 zeigt die Daten der Versionen, die sich als die günstigsten herausgestellt haben.
Die Segelflug-Geschwindigkeitspolaren dazu (Propeller in Segelstellung) zeigt Abbildung 1.
Die Vorschrift der Lufttüchtigkeitsforderungen für Segelflugzeuge und Motorsegler (LFSM), dass ein doppelsitziger Motorsegler eine geringste Sinkgeschwindigkeit von 1,2 mls nicht Überschreiten darf, erfüllen beide Versionen.
Alle Versionen wurden für maximale Zuladung gerechnet, für das Fahrwerk wurde ein starres Zweibein-Fahrwerk angenommen, wie es der vorstehende Riss zeigt.
Die von konventionellen Motorseglern mit einem geringsten Sinken von etwa 1 m/s erreichten Thermikflugleistungen lassen durchaus noch Wünsche offen. Da ein moderner Motorsegler aber auch für eine hohe Reiseflugleistung ausgelegt sein soll, ist es aufgrund der höheren Flächenbelastung sehr schwierig, mit einer Spannweite von 15 Metern den Sinkwert von 1 m/s zu unterbieten (Version 1). Verzichtet man auf eine Wölbklappe, so kann man diesen Wert nicht einmal erreichen (Version 2).
bildAbbildung 3
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Abbildung 3
aerokurier: Für welche Spannweite haben Sie sich entschieden?
Thomas Fischer: Der Kunde soll zwischen 15 und 17 Meter wählen können. Vergrößert man nämlich nun die Spannweite unter Beibehaltung des Wölbklappenprofils auf 17 Meter, so führt dies zu einer erheblichen Verbesserung der Segelflugleistungen bei gleicher Reiseflugleistung (Version 3, Bild 1). Wir wollen auf das Segelfliegen im Motorsegler großen Wert legen, dabei jedoch nicht auf gute Reiseleistung verzichten. Es kam daher nur das Wölbklappenprofil wahlweise mit 15 und 17 Meter Spannweite in Frage.
aerokurier: Ist das bessere Segelflugzeug auch das überlegene Motorflugzeug?
Thomas Fischer: Kurzum, ja. Und das ist einleuchtend: Wenn ein Motorsegler mit stillgelegtem Triebwerk bei einer bestimmten Geschwindigkeit ein geringeres Sinken hat als ein anderer, also ein besseres Segelflugzeug ist, dann ist er auch das bessere Motorflugzeug. Der Motor hat ja lediglich die Aufgabe, die "Sinkleistung", das heißt Flugzeuggewicht x Sinkgeschwindigkeit, zu erbringen.
Wenn man bei einem Vergleich der Kraftflugleistungen davon ausgeht, dass jede Version mit dem gleichen Triebwerk und dem gleichen Propeller ausgerüstet ist (gleich gut an den Geschwindigkeitsbereich angepasst), dann ist immer der Motorsegler mit der besseren Segelflugleistung im Vorteil. Hier ziehen Segelflieger und Motorflieger am gleichen Strang.
Um die zu erwartenden Reise- und Steigleistungen nicht nur im Vergleich, sondern auch in Zahlen zu erfassen, wurden Flugvermessungen an ähnlichen Motorseglern eingehend analysiert. Bei heute üblichen Motorseglern mit Limbach Triebwerken und Hoffmann-Zweiblatt-Verstellpropellern liegt der Luftschrauben-Wirkungsgrad bei maximal 0.5. Dieser Wert beinhaltet bereits den erhöhten Rumpfwiderstand durch die Propellerströmung, die Triebwerksverkleidung mit eingeschlossen. Legt man also bei einem 80-PS-Triebwerk auch tatsächlich eine maximale Dauerleistung von 80 PS zugrunde, dann stehen in Wirklichkeit durch den schlechten Propeller-Wirkungsgrad nur 40 PS zur Verfügung. Für den Vergleich wurden in Tabelle 1 die Reise- und Steigleistungen für 80 PS und einem Wirkungsgrad von 0,45 bis 0,5 errechnet. Sollte es später einmal möglich sein, eine Triebwerks - (Getriebe) - Propeller Verkleidungs-Kombination mit höherer Effektivität zu entwickeln, so käme es allen gerechneten Versionen gleichermaßen zugute.
Eines kam deutlich zum Ausdruck: Die GfK-Motorsegler werden in den Reiseleistungen besser sein als leichte einmotorige Motorflugzeuge.
Die Summe der Erfahrungen, die man aus diesen Voruntersuchungen gewonnen hat, ist bei der endgültigen Auslegung der "Taifun" verwertet worden (Bild 2). Eigentlich handelt es sich um eine ganze Taifun-Familie.
aerokurier: Wie soll sie nun aussehen, die Taifun-Familie?
Thomas Fischer: Man hat also die Wahl zwischen 17 und 15 Meter Spannweite. Mit dem 17-Meter-Flügel werden die Segelflugleistungen von doppelsitzigen Segelflugzeugen erreicht (Bild 3, Tabelle 2). Die Flugleistungen sind auch dann noch hervorragend. wenn ein festes Zweibein-Fahrwerk verwendet wird. siehe Bild 1, Version 3. Bei der großen Flügelfläche macht sich der Fahrwerks-Zusatzwiderstand im Langsamflug kaum bemerkbar.
Das 15-Meter Flugzeug ermöglicht eine noch höhere Motor-Reisegeschwindigkeit und größere Reichweite bei ansprechenden Segelflugleistungen.
Eine Version mit festem Zweibein-Fahrwerk wird die Piloten und Vereine ansprechen, die ein robustes, leichtes und preiswertes Flugzeug wünschen.
Sensationell mag die Version mit Bugrad-Einziehfahrwerk erscheinen. Warum bei einem Motorsegler ein derartiger Aufwand getrieben werden soll, möchten wir folgendermaßen begründen:
  • Der Motorflieger will ein Bugrad-Fahrwerk haben. Die Entwicklung der Fahrwerke bei Motorflugzeugen macht diese Tatsache deutlich. Ein Flugzeug mit Bugrad-Fahrwerk ist beim Rollen und bei Start und Landung einfacher zu handhaben, die Sicht ist besser, der Propeller ist weniger gefährdet als Zweibein-Fahrwerk-Anordnung.
  • Die Umkonstruktion vom Einfachen zum Komplizierten (hier vom festen Zweibein-Fahrwerk zum Bugrad-Einziehfahrwerk) bedeutet konstruktiv einen immensen Aufwand, ist teilweise gar nicht mehr möglich. Macht man sich dagegen gleich zu Anfang über die mögliche Endstufe einer Entwicklung Gedanken, dann sind konstruktive Vereinfachungen später leicht durchzuführen.
Das sich auch der leistungsbewusste Segelflieger über ein Einziehfahrwerk freut, liegt auf der Hand.
Noch einen weiteren "Gag" haben wir von vornherein mit eingeplant: Jedes Flugzeug wird einen Beiklappflügel haben. Eine Person allein wird das Flugzeug abrüsten können, ein Prüfer – wie bei Motorflugzeugen - wird dabei nicht erforderlich sein. Der Flügel hängt an einer Teleskopstange und der Ruderanschluss wird automatisch erfolgen. Die „Spannweite" beträgt beigeklappt 2,8 m, bei der allgemeinen Knappheit, an Unterstellplatz in den Hallen ist dieses System sicherlich zu begrüßen.
bildTaifun
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Leicht verstaubar in jeder Halle: Die Valentin Taifun soll mit Beiklappflügel
entwickelt werden
aerokurier: Sind Wölbklappen und Querruder gekoppelt?
Thomas Fischer: Bei Verstellung der Wölbklappe sollen die Querruder wohldosiert mitgeführt werden, eine ausgeklügelte Überlagerung wird das Überziehverhalten harmlos gestalten, ohne dass bei den Flugleistungen Abstriche gemacht werden müssen.
Ein Wölbklappen-Normalstellung ist vorgesehen, bei der man – wenn man will – wie mit einem Motorsegler mit starrem Profil starten, fliegen und landen kann. Der Segelflieger benutzt für die Gleitwinkelsteuerung bei der Landung die gewohnten Schempp-Hirth-Bremsklappen, während der Motorflieger bei der vertrauten Landeklappe (=Wölbklappe) bleiben kann. Die Trimmung durch ein Flettner-Hilfsruder wird dem Geschmack der Motorflieger entgegen kommen.
Dass man sich bei einer solch kompletten Ausstattung mit Wölbklappe, Bugrad-Einziehfahrwerk und Beiklappflügel um ein niedriges Baugewicht intensiv bemühen muss, liegt auf der Hand. Wir bei Valentin wollen das Problem durch die Sandwich-Bauweise in den Griff bekommen. Sandwich, bisher hauptsächlich bei den Flügeln verwendet, soll bei der Taifun auch im Rumpf, in den Rudern, Spanten, Sitzen usw. für ein geringes Gewicht sorgen. Für den Kastenholm im Mittelflügel den Haubenrahmen sowie die Ruder sollen Carbonfasern verwendet werden.
bildMit Bugrad
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Von vornherein mit Bugrad konzipiert: Motorsegler Valentin Taifun
aerokurier: Nach all dem, was Sie gesagt haben, werden Ihre Motorsegler doch recht aufwendig, oder?
Thomas Fischer: Die Auslegung der Taifun zielt darauf ab, die Möglichkeiten, die das Konzept eines fortschrittlichen Motorseglers bieten, voll auszuschöpfen. Die Firma Valentin lehnt es ab, ein sogenanntes "Billigflugzeug" zu bauen und damit Abstriche bei den Flugleistungen machen zu müssen, da ja der Preis für einen "einfachen" Motorsegler nicht niedrig sein kann. Gemessen daran ist kein hoher Mehraufwand nötig, um erhebliche Leistungsverbesserungen zu erzielen.
In der 15-Meter-Version stellt die Taifun ein schnelles und dabei trotzdem sehr sparsames Reise- und Schulflugzeug dar, dessen Segelflugleistungen unseres Erachtens die Segelflieger nicht enttäuschen werden; dessen Sparsamkeit im Betrieb, besonders heute in einer Zeit der explodierenden Flugbenzinpreise aber auch für Motorflieger sehr interessant sein dürfte. Die wartungsfreie Zelle, an der es keine Korrosionsprobleme gibt, trägt sicherlich ebenfalls dazu bei, die Taifun zu einem im Betrieb kostengünstigen Flugzeug zu machen.
Die 17-Meter-Version der Taifun eröffnet durch gute Segelflugleistungen darüber hinaus die Möglichkeit, Streckensegelflüge ohne Startmannschaft und Außenlanderisiko bei hohem Doppelsitzerkomfort durchzuführen und die Segelflugschulung durch unproblematische Streckenflugeinweisungen zu erleichtern.
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Drei mögliche Versionen

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Taifun im Datenspiegel
aerokurier: Wann rechnet man bei Valentin mit dem Erstflug des Prototyps?
Thomas Fischer: Der erste Prototyp soll ein "Komplett-Flugzeug" werden, mit Drei-Stellungs-Propeller, 80 PS-Triebwerk, Bugrad-Einziehfahrwerk, Beiklappflügel und 17 Meter Spannweite. Er wird vollständig in den Serien-Negativformen gebaut.
Mit dem Erstflug rechnen wir im Juli 1980. Wir wollen uns die nötige Zeit nehmen, schon beim ersten Prototyp alle Details für eine kostengünstige Herstellung fertig zu konstruieren.
Etwa im Oktober hoffen wir, mit einem Flugzeug in der Woche die Serienproduktion aufnehmen zu können. Für die 15-Meter-Taifun mit starrem Fahrwerk und Verstellpropeller haben wir einen Einführungspreis von 56 000 DM vorgesehen.

Artikel so wie veröffentlicht im Aerokurier von Januar 1980,
mit freundlicher Genehmigung durch den Aerokurier/Gerhard Marzinik

Artikel gescant von Luc Vermeulen (D-KJTN, homebase EBWE), in html verarbeitet von webmaster Leo Llama.
neu überarbeitet von Klaus