F5J-Modelle

Die COBRA F5J von Aer-O-Tec ist ein neues und außergewöhnliches Konzept für die aktuellen Anforderungen der Wettbewerbsklasse F5J sowie für engagierte Freizeitpiloten.
2019 wurde das Modell auf der F5J-Weltmeisterschaft u.a. von Sophie Cotrim-Freundl eingesetzt. Nach den Erfahrungen der ersten Wettbewerbssaison wurde das Modell im Herbst nochmals weiterentwicklet und einige Details in der Bauweise optimiert.
2020 ist das Modell nun im neuen Look ( besserer Kontrast ) und erhöhter Steifigkeit bei geringsten Gewicht lieferbar.
Auf der F5J-EM 2022 in Ungarn wird die COBRA von Barbara Stöhr eingesetzt.



Ziel war es, ein optimiertes Hochleistungsflugzeug zu schaffen, bei dem alle Bauteile mit optimalen Gewichts-Festigkeitsverhältnissen gebaut werden. Hierbei weist das Flugmodell auch beim minimalen Fluggewicht ausreichend Festigkeit auf, um noch als alltagstauglich zu gelten. Hierzu wurde die Geometrie, Bauweise und alle Teile auf dieses Ziel hin konstruiert. Bei diesen geringen Flächenbelastungen, die zum Ausnutzen bodennaher Thermik nötig sind, ist es natürlich wichtig die gesamte Aerodynamik gleichermaßen auf einfachstes Handling beim Kreisen, wie auch auf geringsten Widerstand auszurichten, damit noch ein gutes Gleiten und Streckenfliegen bei Wind möglich ist.

Gleichzeitig sollten auch alle geometrieschen Details auf die aktuellen Anforderungen der Klasse F5J ausgerichtet sein und die Auslegung des Modells kompromisslos und innovativ gestaltet werden. Insbesondere die Verwendung von Winglets macht gerade bei Spannweitenbegrenzen Flugklassen ( 4m-Grenze bei F5J) Sinn.

Somit stand im Pflichtenheft des neuen Entwurfs:

*minimaler Rumpfquerschnitt für geringes Gewicht (weniger Material) bei optimierter Festigkeit und minimiertem Widerstand.
*Zurückgesetzter Pylon für geringstmögliche Verwirbelung im Rumpf-Flügelübergang, sowie gute Handhabung beim Werfen und für verbesserten Schutz der vergrößerten Wölbklappen bei Butterfly-Landungen.
*Dünnes Tragflügelprofil für bestmögliche Leistungen im Gleiten und Sinkgeschwindigkeit sowie für bestmögliche Streckenfliegen bei Wind auch bei geringen Fluggewichten.
*Winglets für optimiertes Handling, Überziehverhalten und verringerten Randwirbel/induzierter Widerstand.
*Modulare Rumpfbauweise für optimales Festigkeits-Gewichtsverhältnis. Auch soll damit die Länge von Rumpfnase und Leitwerksträger anpassbar sein.



Das F5J-Modell COBRA kommt in hoher Vorfertigung zum Kunden:

*Fertig installierte Kabel in den Flächen !
*Fertig installierte iDS-Gestänge und Ruderhörner !
*Fertig installierte Dichtlippen in Flächen und VLW-Klappen !

Das Modell wird jedoch in geringen Stückzahlen in einer kleinen Manufaktur unter höchster Sorgfalt gefertigt, so dass Lieferzeiten von mindesten 12 Monaten einzuplanen sind.

Auf Wunsch kann natürlich der Flügel bzw das komplette Modell auch flugfertig RTf geordert werden.

COBRA F5J wird in 3 Varianten verfügbar sein:

*LIGHT/FAI-Limit: Flächenbelastung ca 12,9 g/dm² / CC26 Flügel / leichter Holm / Preis ab 1970.-
*STANDARD: Flächenbelastung ca 15 g/dm² / C26+ Flügel / mittlerer Holm / Preis ab 1890.-
*STRONG: Flächenbelastung ca 17 g/dm² / C64 Spreadtow Flügel / starker Holm / Preis ab 1850.-

Zentrales Konstruktionsmerkmal ist eine aufwändige Flächenbauweise mit Doppelcarbon CC26 Carboline im Sandwich mit Cascell-Stützstoff. Weitere Details wie optimierter Holmaufbau, Steckung und Verkastung wurden -unter der Prämisse der Vermeidung von unnötigen Klebeharz überdacht und weiterentwickelt. Besonders viel Aufwand wurde beim Rumpf investiert. Der neue VLW-Rumpf besteht aus insgesamt 5 einzelnen Bauteilen, die unter Beibehaltung der Alltagstauglichkeit möglichst leicht konstruiert wurden. Dies wurde durch minimalen Querschnitt der Rumpfröhre (32mm auf 16mm !) erreicht. Das Rumpfvorderteil wurde mit leicht vergrößertem Querschnitt für einen flach liegenden 4s 1000 mAh Lipo optimiert, um den aktuellen Anforderungen nach höherer Motorleistung Rechnung zu tragen. Weiterhin ist die Länge der Rumpfnase und des Leitwerksträgers in gewissen Massen variabel gestaltet, um hier das Modell nach eigenen Bedürfnissen optimieren zu können.

Aerodynamisch gesehen sorgt der Pylonrumpf für minimierte Verwirbelungen im Flügel-Rumpfübergang und die Flügelauslegung mit Winglets sorgt für ideales Handling und minimierten induzierten Widerstand.
Die Positionierung der Leitwerksservos (5g -Klasse) im VLW ist im Vergleich mit einer Bowdenzuganlenkung nahezu Gewichtsneutral, sorgt aber für ein einfacheres Aufrüsten des Modells und freie Anordnung der RC und Elektrokomponenten im Rumpfvorderteil.

Bestellung und Angebot unter:

Der Profilstraak wurde von Max Steidle entwickelt und hat eine Dicke von durchschnittlich 6,5% bei einer Wölbung von ca. 2,2%. Das gesamte Tragflügeldesign und die Aerodynamik wurde dabei von Anfang an auf die Verwendung von Winglets optimiert. Hierzu wurden in den vergangenen 2 Jahren zahlreiche Vorversuche zur Optimierung der Flugeigenschaften durchgeführt.
Die konzeptionelle Idee, Entwicklung und Auslegung des Modells stammt von Stefan Eder :

HISTORIE:

Vorbild der COBRA F5J war der Pacemaker F3J von Stefan Eder aus dem Jahr 1995 !
Dieses Modell mit Carbonbeschichteten Styrodurflächen und nur 20 mm dünnen Pylonrumpf hatte einen
3-teilige Flächen mit Winglets und einem Norbert Habe HN-227 Flügelprofil. !
Zuvor experimentierte Stefan Eder an HLGs mit Winglets für die ebenfalls Spannweitenbegrenzte Schleuderseglerklasse in den frühen 90ern.

Der PACEMAKER wies hervorragende Flugleistungen auf und Stefan Eder gewann damit den Internationalen F3J-Wettbewerb der Contest EuroTour 1996 in Chrudim/CZE 1996. Auch bei der ersten F3J-EM in Poprad wurde das Modell noch von Stefan Eder eingesetzt, aber das Konzept wurde dann nicht weiterverfolgt, da durch die immer härter werdenden Hochstarts der extrem dünne Leitwerksträger nicht mehr geeignet war und zu der Zeit keine steiferen und längeren Glas oder Carbonrohre verfügbar waren.

Die Weiterentwicklung PACEMAKER-3 (in Formen gebaut) hatte demzufolge dann auch wieder einen klassischen Rumpf mit dickeren Leitwerksträger, der dann genügend Steifigkeit für Hochstarts im Doppelschlepp aufwies.
Das Konzept wurde jedoch nie aufgegeben und mit der neuen F5J-Wettbewerbsklasse bestand 20 Jahre später die Möglichkeit die Auslegungsidee mit neusten aerodynamischen und bautechnischen Möglichkeiten neu aufleben zu lassen. Diverse Test mit Winglets wurde über die Zeit mit unseren Modelle ORCA und SATORI durchgeführt und 2018 war es dann so weit und die Konzeption konnte in Form der vorliegenden COBRA umgesetzt werden.

Hintergründe der aerodynamischen Auslegung der Winglets von Max Steidle:
Auslegungsgrundlagen:

Seit einigen Jahren fliegen wir im Team immer öfter F5J Wettbewerbe. Zuerst mit umgerüsteten F3J-Modellen. Das ging einige Zeit ganz gut, bis wir feststellen mussten, dass für F5J eine den Aufgaben angepasste Neuentwicklung unumgänglich war.
Im Pflichtenheft stand eine Verbesserung des Handlings an erster Stelle, zudem eine Reduzierung der Sinkgeschwindigkeit und eine Erhöhung der Gleitzahl. Unter anderem führte die Begrenzung der Spannweite auf 4 Meter im F5J-Reglement dazu, dass eine weitere Erhöhung der Streckung nicht möglich war. Eine Lösung sahen wir aber im Einsatz von Winglets, die bei richtiger Auslegung das Handling entscheidend verbessern, den induzierten Widerstand verringern und in einem weiten Bereich auch die Gleitzahl.

Vor über zwanzig Jahren hatten wir schon mal recht erfolgreich mit Winglets experimentiert. Was lag nach Einführung der F5J-Klasse näher, als diese Experimente mit Winglets weiterzuführen.
Kurz und gut: bei den folgenden Tests wir konnten eine deutliche Verbesserung des Abreißverhaltens feststellen und damit auch des Handlings. Somit war klar, dass ein Neuentwurf mit angepassten Winglets ausgestattet wird.

Was gibts an Literatur zur Auslegung von Winglets?
Jede Menge, aber die meisten Ausarbeitungen waren weniger für die Strömungsgeschwindigkeiten im Modellflug geeignet. Konzentriert hat M. Steidle sich daher auf Untersuchungen / Rechnungen die für den manntragenden Segelflug durchgeführt wurden. Unter anderem waren das Arbeiten zur Auslegung von Winglets für die SB14, Ventus, Concordia usw.

Wichtigste Erkenntnis: Sollen Winglets sowohl ein verbessertes Handling, als auch eine Leistungserhöhung garantieren, so muss die Profilierung der Tragfläche bereits ab ca. 70% der Spannweite auf das Winglet angestimmt sein.

Auslegungsziele für modellflugtaugliche Winglets:
- Verbesserung des Handlings: Denn nicht nur das Modell braucht die Aufmerksamkeit des Piloten, sondern Wetter, Gelände und Gegner.
- Verringerung induzierter Widerstand.
- Der einflussreichste Parameter eines Winglets ist die Wingletgröße, also die Kombination aus Höhe, Tiefe, der sich daraus ergebenden Fläche und der Streckung.
- Ein hohes Winglet erzeugt viel Auftrieb am Außenflügel, dadurch sind im Langsamflug große Vorteile zu erwarten und im Schnellflug eventuell Nachteile.
- Ein Winglet darf nur so schmal (zugespitzt) sein und damit die RE-Zahl niedrig, dass das Profil nicht ständig Ablöseblasen erzeugt.
- Das Winglet muss noch die notwendige Zirkulation erzeugen können, um über-haupt einen "Wingleteffekt" zu bieten.
- Im Übergangsbereich Fläche - Winglet, in der Nähe der größten Profildicke, ergeben sich sehr starke Unterdruckbereiche, dies führt zu laminaren, oft sogar zu turbulen-ten Ablösungen. Besondere Profilierung ist erforderlich.
- Der Gewinn an induziertem Widerstand und der Verlust im Profilwiderstand sollte sich mindestens ausgleichen.
- Dieser Punkt lässt sich aber verschieben, wenn großer Wert auf das Bewertungskriterium „geringstes Sinken“ gelegt wird.

Überlegungen zur Winglet-Geometrie:

Einstellwinkel:
Der Einstellwinkel könnte also die Differenz der Nullanstellwinkel α0 von Tragflügelprofil und Wingletprofil sein. Einschränkungen müssen hier allerdings gemacht werden, da im Übergangsbogen naturgemäß recht hohe Ca-Werte auftreten und hier das Profil-Ca max nicht überschritten werden sollte.

Neigungswinkel:
Wenn der Übergangsbogen zwischen Winglet und Tragflügel keinen so großen Winkel überwinden muss, dann überlagern sich die Druckverläufe nicht so stark, und die Gefahr von Ablösungen und Auftriebseinbrüchen wird vermindert.
Pfeilung: In der Praxis haben sich Pfeilwinkel von 15 – 25 -30 Grad bewährt.

Rücklage:
Der günstige Effekt der Rücklage liegt in der Tatsache, daß durch die induzierte Zusatzgeschwindigkeit des Winglets das Druckminimum auf der äußeren Tragflügeloberseite nach hinten verschoben wird.
Wichtig ist, dass das Druckmaximum / Minimum von Tragfläche, Übergangsbogen und Winglet nicht zusammen fallen.

Zuspitzung:
Als Zuspitzung eines Winglet ist das Verhältnis der Profiltiefe am Winglettip zur Profiltiefe am Wingletfuß. Die Zuspitzung ist wichtig, da sie eine erwünschte Anpassung von Zirkulation und Auftriebsbeiwert liefert. Dieser Parameter ist insbesondere wichtig für eine Optimierung des Einstellwinkels.