Conclusie:
Ik zie falen van de ligger als oorzaak. Onderstaand staat beschreven hoe ik die conclusie heb getrokken.
Het narekenen van de ligger in de sheet van Christian Baron laat zien de de ligger inderdaad precies de afmetingen heeft die je mag verwachten bij de gekozen maximale belasting. En met behulp van XFRL5 is vast te stellen dat de omstandigheden en aangewende vliegstijl inderdaad tot de maximale belasting hebben kunnen leiden.
De vleugel van de JS1 bevatte geen constructie fout en geen bouwfouten. Voor een seriemodel tref je aan wat je mag verwachten.
Ik heb 'm dus zelf over de kling gejaagd.
Schade:
De rechtervleugel is in de lucht kapot gegaan, vervolgens draaide de JS1 zich op zijn kant en viel zijwaarts rechtstandig naar beneden. De rechtervleugeltip raakte als eerste de grond.
Volgens ooggetuigen stonden de schaaldelen open en was de vleugel gebroken.
Je ziet schade van zowel het falen in de lucht als van het grondcontact.
Ik zie drie hoofdbreuken. Locatie 1 t/m 3. Alle drie in de buurt van verzwakkingen. Bij de opening van de remklep en bij de opening van de tweede aileron servo.
Tipvleugel (4) en winglet zijn vrijwel zeker gesneuveld door grondcontact.
Omstandigheden
Turbulent, zeer thermisch. Voor het eerst in 20 jaar modelzweefvliegen 6m/s (!!!) stijgen gehad van een modelzwever. Op de heide enkele (grote) stof tornado's gezien. (Daarbij opgemerkt dat mijn ervaring op de heide slechts 4 zomers bedraagt bij ongeveer 8 bezoeken per zomer.)
De naakte waarheid van de GPS logger:
- 238kmh (voor de wind, ik verwaarloos het verschil in luchtsnelheid dat dit op kan leveren. In een eerder post trok ik de geschatte windsnelheid er wel van af.)
- G-load op het moment van breuk 11,1.
Mogelijke faalmechanismen:
Flutter op de roeren: heb ik eerder mee gemaakt. Dat kostte me niet mijn hele vliegtuig. Ik sluit dat hierbij uit.
Full wing flutter; niet uit te sluiten, maar heb over dit onderwerp geen kennis.
Falen door torsie: niet direct uit te sluiten.
Falen door breuk ligger: niet uit te sluiten.
Doorsnede vleugel
Op 1210mm uit het hart van de romp heb ik ter hoogte van de spoiler een doorsnede genomen:
Het laagje lak is zeer dun. Een schaaldeel is als volgt van buiten naar binnen opgebouwd: lak en glaslaagje (onder 45°) zijn 0,25mm dik. Dan zit er 1,5mm Herex. (corrigeer me als ik hier het verkeerde “stutzmaterial” noem.)
Vervolgens de D-box, die is van biaxiaal carbon. 1 laag. Ik vermoed 200grams. Het heeft een dikte van ca. 0,2mm.
Daarna de ligger capstrip, die is van UD carbon. Een vrij grove vezel is gekozen. De capstrip is niet heel consistent qua breedte, maar verloopt ruwweg van 80mm breed naar 20mm bij de tip. Ik meet hem 0,6mm dik. De strips in onder en bovenschaal komen ook niet heel stak recht boven elkaar uit. Ter hoogte van de tweede aileron servo is de servoopening dan ook dwars door deze strip gemaakt en haalt daar ruwweg 20% van de capstrip doorsnede weg. De breuk bevind zich echter 18mm voor de opening.
Daaroverheen ligt weer een laagje glas van 0,15mm dik onder 45°.
Onder en bovenschaal zijn aan elkaar gezet met ruime hoeveelheid microballoons. De schuifspanning tussen deze panelen wordt opgenomen door een pakketje herex/glas. Dubbel tot in het midden van de spoiler opening en enkel tot de tip.
D-box en capstrip vormen een eenheid. Daar heersen dus gecombineerde spanningen.
Voor de hele vleugel geld: nergens zie ik overdreven veel harsgebruik. Nergens zie ik droge plekken. Keurig gemaakt.
Analyse XFRL5.
Case: Met vliegsnelheid Vx van 66m/s doorkruisen thermiek bel met stijgsnelheid van 5m/s. (De stijgsnelheid is een aangenomen waarde, gebaseerd op gevlogen waarden die dag. De JS1 zou hier met ca 4m/s in hebben gestegen.)
Vliegtuig wil als gevolg van de massatraagheid rechtdoor terwijl daar plotsklaps een verticale wind de vliegbaan in de weg staat. We bekijken dat moment.
Vectoriele oplossing plotselinge verandering van invalshoek is arctan5/66= 4,33°.
Polaire type 2 is gemaakt van de HQW vleugel in de speed stand. Daar uit volgt:
De liftcoëfficiënt voor Vx=66m/s is 0,037. (grafiek: Cl versus Vx) (bij een invalshoek van -3,45°.)
Een plotselinge verandering van invalshoek met 4,33 graden van -3,45 naar 0,88° levert een plotselinge Cl op van 0,487. (grafiek: Cl versus Alpha)
De volgende gegevens neem ik mee in de ligger analyse: Cl 0,487 bij V=66m/s.
Analyse Ligger calculatie
Opmerking: vergelijk is lastig want de in de mallen gebouwde ligger van de JS1 is heel breed en zit daarmee buiten de webbing én zit door naar de vleugelneus waar de “capstrip” snel minder hoog wordt. Geen veiligheidsfactor op het moment van breuk, terwijl de rekensheet de maximale rekenspanning in acht neemt. (waar dus enige marge tot de breukspanning zit, zo verwacht ik.)
De rekensheet van Christian Baron is hier voor gebruikt. Tot mijn grote plezier zit de rekentechnische belasting voor de plotselinge toename van Cl binnen 10% marge van de door de SM Modellbau GPS 2 gemeten versnelling in Z-richting.
Invoer van de gemeten vliegsnelheid en berekende Cl toename en breedte van de capstrip zoals aangetroffen leidt tot een berekende dikte van de capstrip met slechts 0,1mm dikte verschil tussen berekening en praktijk.
Gezien de hoeveelheid onzekerheden, aannames en toleranties een behoorlijke goed resultaat!
Hoe verder:
Bertus gaf al aan dat het misschien geen gek idee is om een sleepzwever er bij te kopen. Dat geeft rust voor de herbouw van de JS1. Daar heeft hij wel een sterk punt en op dit moment zit er wat in de koker. Iets wat leuk (meer dan leuk...) aansluit op mijn eerste ervaringen met schaalzwevers.. Later volgt meer.
Voor wat betreft de JS1 TFA: ik wil geen concessies doen aan de aangewende vliegstijl. Met het geleerde uit bovenstaand ga ik nu werken aan een ontwerp.