Ornithos bouwproject 2017/2018 Hawker Sea Fury

.
I love it when a plan(e) comes together!!





















Groeten, Ramses
.

 

.
Zojuist even de twee ruwbouw Sea Fury`s op de weegschaal gezet:





De een weegt dus 272,4 gram en de andere 263,5 gram...
Waarom de ene 9 gram lichter is dan de andere... geen idee??
Waarschijnlijk het aantal spelden wat er nog in zit en bij de een wat meer epoxy op het motorschot gesmeerd dan bij de andere...

Maar ik ben content met het gewicht zover!

Groeten, Ramses
.

 

Hier nog een stukje van de electro versie / vleugelbouw.

Eerst lijm je de carbon ligger strip op de 2x5 mm balsa lijst. Ik heb dat met dikke secondenlijm gedaan. Carbon insmeren dan netjes uitgelijnd het balsa er op. Dat ging erg makkelijk en snel.
Dan de liggers passen in de vleugel. De knik in de vleugel is zo gering dat de ligger dat makkelijk kan volgen. Op de foto zit de bovenste gording er al in, met witte houtlijm.

 

Hier de bouwfoto's.

Terplekke van de knik is het belangrijk dat de ligger helemaal in de uitsparing van de dubbele rib ligt. Alleen dan voorkom je dat de ligger naderhand alsnog gaat uitbreken als hij onder compressie staat (stevige bocht).Daarom zit er hier een speld in tijdens het drogen van de lijm. Het is beter om altijd alles te fixeren met spelden, want als het een beetje schuift heb je daarna veel werk om het te corrigeren. Zie b.v. rib rechts van de knik. Die zit niet goed in de hulpligger. Heb ik moeten doorsnijden en achterste stuk opnieuw verlijmen op de juiste hoogte, om de achterlijst een beetje strak te krijgen.


Bij de tippen moest ik de rib uitsparing een beetje corrigeren.Het is prototype werk.

 

De ondergording zou er ook zo in kunnen, maar het is een kleinigheidje om de dubbele rib op de vleugelknik een klein beetje aan te passen. Ik heb met zwarte stift een klein streepje gezet op de liggeruitsparing. Deze is hierna ca 0.5 mm uitgevijld tot streepje weg was. De onderste gording gaat er dan nog soepeler in.

Er moet dan wel een extra stukje 1mm balsa op de liggergording terplekke van de knik, om het later mooi vlak te kunnen schuren

 

Het vleugel geraamte is nu klaar om glad te schuren, de laatste voorbereiding voor indekken.
Ik heb hier eerst een schuurplankje met korrel 80 voor gebruikt. Hiermee kun je snel de sterk uitstekende delen in vorm brengen zoals voorlijst, tipblokken, aileronlijsten en balsa strippen op carbon ligger.
Daarna met korrel 180 schuurlat nagewerkt om het een beetje glad te maken.
Het geheel begint er nu mooi uit te zien, ook omdat de meeste bruine laser randjes er af gaan.

Ook nu kwam ik nog enkele bouwfoutjes tegen die meteen met secondenlijm zijn gecorrigeerd. Oa het achterste triplex plaatje zat er niet helemaal vlak in. Ook als je perongeluk een stukje rib afbreekt tijdens het schuren, meteen teruglijmen met secondenlijm en verder schuren. Zoek het gekraakte ribje op de foto ;-)

 

Eens even gekeken welke maat servo er op de ailerons zou passen. Ik ga 1 servo per aileron gebruiken, simpelweg in de vleugel gelijmd tegen de bovenste beplanking. En een servo luikje in de onderste bekleding. Omdat de indekking 2 mm dik is mogen de servo's nog wel een beetje buiten de ribben steken. Maximaal 2 mm met enkel aanpassing van het luikje, of zelfs to 3.5 mm met aanpassing van oon de bovenste 2mm beplanking.
Ik had nogal grote servo's besteld zie ik Corona DS339MG17 mm dik..(de zwarte)
Iets van 15 mm dik past beter..De Towerpro past beter en de HS55 heeft erg veel ruimte maar is ook te zwak .

 

Tja en dan kun je beginnen met indekken. Er gaan 11 stukken balsa op de onderzijde. Ik ben begonnen met het middendeel. Deelnaad op de brede ligger. En over de dubbele rib op de vleugelknik. De passing in de breedte is redelijk critisch. Je moet netjes halverwege deze dubbele ribben uitkomen. Ook geen klodders lijm knoeien want er moet daarna nog een 2e stuk op de ander helft van deze ribben.
Vanwege de SeaFury olie koeler heb je aan de voorzijde 3 stukken hout in het middendeel. Mede dat geeft deze kist zijn charme.

De constructie aan de tippen is nog niet helemaal goed zo. Omdat ik de tip blokken er zo vroeg heb aangezet zijn deze nu te dun en moet de indekking er overheen. Dat is op zich geen probleem, maar het puntige uitsteeksel aan de achterzijde heeft nu de nerf in de verkeerde richting. Het is beter om er naderhand tipblokken op te zetten. Maar dan heb je iets nodig om de tip ribben te fixeren tijdens opbouwen van het geraamte.

 

.
Mooi werk Tjarko!
Die geschuurde vleugel (zonder bruine laser randjes) ziet er heel mooi uit zo!

Dat klopt, zo kan het zeker ook, maar ik heb er voor gekozen om de 5mm vliegtuigtriplex knietjes toch toe te passen bij de v-stelling zoals op tekening staat.
Hierdoor kon ik de carbon/balsa liggers (gordingen) doorzagen bij de v-stelling (knik) en volgen ze de vleugel gewoon zonder verdere aanpassingen.
We hadden het er zondagochtend op de club al over gehad en voor beide oplossingen is iets te zeggen...
Jouw oplossing zonder knietjes is iets bewerkelijker, maar wel lichter, want die 5mm vliegtuigtriplex knietjes zijn de zwaarste onderdelen van het kitje..

Dat klopt, de liggers moeten iets verjongt worden bij de tip rib, ik zal dat op tekening erbij zetten, thanks!

Eigenlijk was de bedoeling dat je de tipblokken eerst lamineert:



Deze hebben dan de dikte van de vleugel + indekking en de indekking loopt dan tegen de tipblokken aan.
Later schuur je ze in vorm gelijk met de indekking van de vleugel.
Fixeren doe ik trouwens elk te verlijmen onderdeel met spelden, tape of gewichten.
Hier de gelamineerde tipblok rechts in beeld:



.
Wat ziet die ingedekte vleugel van jou met die asymmetrische koeler er al gaaf uit!
Mooi die ellipsvorm er in, prachtig! Ik blij dat jij het prototype mede bouwt Tjarko!
Mooi werk, goede feedback, goed meedenken, goede ideeën, top!!

Morgen heb ik helaas weinig tot geen tijd...
Maandag ga ik beginnen met indekken van de Sea Fury.

Groeten, Ramses
.

 

Ik heb Ramses beloofd een stukje te schrijven over sterkteberekening van de ligger. Er is een zeer eenvoudige methode voor deze liggers die uit 2 dunne gordingen (carbon strippen) bestaan.
Het is niet meer dan krachten en momenten evenwicht.
Eerst de krachten. Ik ga uit in eerste instantie van horizontaal vliegen, 1G.
Lift is elliptisch verdeeld bij de SeaFury, gele kleur in schematisch vooraanzicht hieronder (halve kist getekend)
Het gewicht van de vleugel is ook min of meer elliptisch, blauwe kleur. En de romp, zwaartekracht weergegeven met de blauwe pijl.
Omdat het vleugelgewicht gelijkmatig wordt gedragen door de vleugel draagt deze niet bij aan de liggerbelasting en hoeft niet te worden meegenomen in de berekening.
Wel het gewicht van de romp. Zeg 1 kG , dan heb je 0.5 kG lift per vleugelhelft ofwel 5Newton 5N kracht.

Daarmee krijg je de situatie hieronder. De 2 carbon gordingen zijn getekend, ze zitten 16 mm boven elkaar. De elliptisch verdeelde lift om de halve romp te tillen is vervangen door een effectieve kracht positie op 42% van de halve spanwijdte. (Bij een konstante koorde vleugel zou je 50% van de halve spanwijdte nemen).
Nu gaan we momenten evenwicht berekenen, om een slim gekozen punt, het zwarte stipje. (Midden in de onderste gording). Dan zijn er nog maar 2 krachten die de vleugel rond dat punt willen draaien:
De 5N liftkracht, op 200 mm van het draaipunt, roteert de vleugel rechtsom.
De Compressie kracht in de gording, zwarte pijl, 16 mm boven het draaipunt, roteert de vleugel linksom.
Omdat de vleugel heel blijft en niet verdraaid is het totaal moment =0.
Ofwel gording compressie x 16 = 5N Lift x 200.
Gording compressie is 5 x 200/16 = 62.5N (of 6.25 kG kracht om er een gevoel bij te hebben)

Verder geldt er ook nog krachtenevenwicht, horizontaal.
De vleugel gaat niet naar links of rechts, dus alle horizontale krachten zijn samen = 0.
Dat betekent dat de trekkracht in de onderste gording gelijk is aan de compressie in de bovenste, ook 62.5N

 

De volgende vraag is of de gording deze compressie wel kan verdragen, of betergezegd hoeveel marge zit er nog in.
De bovenste gording is 1 mm dik en 5 mm breed, doorsnede is 5 mm^2.
De compressie sterkte van carbon is ongeveer 800 N/mm^2 ( 80 Kg per mm^2).
Dus die gording gaat pas stuk bij 4000 N compressie (5 x 800)
Als er bij 1G (rechtuit vliegen) 62.5 N compressie op de gording staat hebt je dus heel veel marge op de breeksterkte.
Pas bij 4000 / 62.5 = 64G breekt de ligger. Volgens dit simpele sommetje althans.
l
Behalve de carbon liggers zal ook de balsa vleugelhuid meedoen met de buigsterkte.
Daar kun je precies het zelfde sommetje op loslaten.
De huid zit wat verder van elkaar, ca 22 mm.
Compressie is dan wat kleiner, 45.5N
De doorsnede van het balsa is enorm, zeg 2 x 100 mm (het deel dat op maximum vleugel dikte zit) 200 mm^2
De compressie spanning in het balsa is daarmee heel laag, 0.227 N/mm^2.
De sterkte van balsa is erg afhankelijk van het soortelijk gewicht, heb je zacht of hard balsa, maar gemiddeld zo,n 10 N/mm^2
Daarmee komt de breuk pas bij 10/0.227 = ca 44 G. Dus bij gebruik van wat harder balsa zou het zelfs zonder carbon liggers heel blijven.
Bals is wel erg kwetsbaar, een deukje tijdens transport en de huid knikt makkelijk weg... Toch wel fijn die stripjes carbon.

De berekende waarden zijn echt breuk, en dat moet je uiteraard vermijden. Een factor 2 veiligheidsmarge zou ik wel adviseren. Dan kom je op 30 G, en dat is prima voor een pylonracer

 

.
Super bedankt voor het uitrekenen en uitleggen Tjarko!
Top!!

Groeten, Ramses
.

 

Waarom de carbonstrips niet nog verder van elkaar verwijderd, d.w.z. aan de buitenkant van de liggers, tussen ligger en balsa beplanking? Nog grotere buigsterkte, en carbon is dan aan beide kanten opgesloten.

 

.
Omdat de liggers niet strak gelijk met de buiging van de indekking mee (kunnen) lopen.
Daarom zit er een dunne balsa lat overheen, die schuur je "flush" met de ribben.
Wanneer de carbon aan de buitenkant zou zitten valt er weinig meer te schuren en krijg je geen mooie indekking.
Bij een grotere vleugel waarbij de kromming van de ribben op dat punt nihil is, zou dat wel een betere oplossing zijn.
Maar dit is maar een klein kistje...

Groeten, Ramses
.

 

Wat ik me altijd afvraag is of je dit op kan tellen. De carbon is veel stijver en de balsa zou eerder buigen dan krachten opnemen. Of is dat wanneer je de elementen naast elkaar legt zonder te verlijmen?

 

Goede vraag bankzitter, hoe de verschillende materialen in een ligger samenwerken. In dit geval met name de carbon strips en de balsa vleugel indekking.
Als een vleugel doorbuigt, dan zal er trek en drukrek ontstaan in de ligger. In het centrum is de rek nul, in de bovenzijde compressie, met het maximum aan de huid. En aan de onderkant verlenging, ook weer met het maximum aan de uiterste vezel. Normaal gesproken is de afschuiving verwaarloosbaar en neemt de rek netjes lineair toe vanuit het midden naar de uiterste vezels. In het plaatje hieronder is dat aangegeven met de zwarte pijlen.

De rek is dus enkel afhankelijk van de afstand tot het midden, en de doorbuiging/ belasting van het vliegtuig. Hoe groter de belasting, hoe groter de rek, alle pijlen worden langer, driehoek ligt vlakker.
Maar de trek en drukSPANNING zijn sterk afhankelijk van de stijfheid van het materiaal. Een stukje elastiek op de vleugel zal zelfs als de de balsa kern op knappen staat nog nauwelijks kracht opvangen. Elastiek is zeer elastisch (Lage E modulus). Een heel stijf materiaal (grote E modulus) zal echter bij een geringe rek al een grote kracht opbouwen.
Meest inzichtelijk is de breukrek, bepaald door breukspanning/E-modulus.
Stel de uiterste vezel in bovengeschetste ligger staat op 1% rek, en het toegepaste materiaal heeft een breukrek van eveneens 1%, dan staat het daar precies op knappen.
Het zelfde materiaal ter hoogte van de carbon strips heeft maar 1%x16/24 = 0.67% rek. Het staat nog niet op knappen en draagt daarom ook 33% minder effectief bij aan de sterkte.
Het is niet voor niets dat een "standaard" ligger de gordingen helemaal aan het uiteinde heeft.
Nu even naar de SeaFury, met Balsa ligger en hierin 2 carbon strips op 67% van de hoogte.
Googlen naar de breukrek van carbon geeft ca 0.6% bij de 800 N/mm^2 die ik gebruikt heb bij de sterkte berekening. (en zelfs wel 0.9% en 1200 N/mm^2 breekrek en breeksterkte volgens de data)
Balsa daarentegen heeft een veel geringere breekrek van 0.3%, maar de data is erg variabel en ik denk niet heel betrouwbaar.
Desalniettenmin ziet het er naar uit dat in de SeaFury het brossere balsa aan de uiterste vezels zit en het het minder brosse carbon verder naar binnen.
Dat betekend dat eerst de bovenste balsa huid zal gaan stuiken, lang voordat de carbon ligger op zijn breeksterkte zit. Met het balsa op 0.3% rek zit de carbon gording op 67% hiervan = 0.2% rek.
De drukspaning in het carbon is dan slechts 267N/mm^2 ofwel 1/3e van de breukrek (800 N/mm^2).
Nu is het de vraag of het balsa ineens zal falen, of dat het een beetje mishandeling tot 0.6% compressie wel overleeft. Dat lijkt wel waarschijnlijk want veel vliegtuigen hebben balsa indekking en carbon liggers.

 

Duidelijk verhaal. Zou interessant zijn om de vleugel eens te testen. Is wel zonde.....

 

Test maar eens......

Ik ben echt super benieuwd.

Groet:Robin

 

.
Enorm bedankt voor de zeer duidelijke uitleg Tjarko, top!

Dat ga ik dan tijdens het vliegen testen oke?

.
Even een vergelijk uit louter de praktijk (geen theoretische onderbouwing):
Mijn Stuka vleugel heeft alleen maar de twee insteek liggers zoals bij m`n Sea Fury, verder helemaal niets!
Geen extra liggers, geen carbon, geen vliegtuigtriplex knietjes en geen webbing wat de Sea Fury dus wel heeft...
Maar wel 4 kwetsbare knikken in de vleugel:



De Stuka weegt ook nog eens veel zwaarder (2750 gram) en heeft een veel zwaardere motor voorop (OS .48 Surpass).



Toch kan ik met de Stuka met gemak een hoge vertikale duik inzetten en boven de grond abrupt weer optrekken...



Ik heb er alle vertrouwen in dat de lichtere en veel sterkere Sea Fury vleugel bestand is tegen wat "scherp bochtenwerk".
Met een factor 2 veiligheidsmarge nog 30 G kunnen verdragen!
Dat ga ik nooit niet trekken bij het bochtenwerk van pylon racen...
Gaat dus helemaal goed komen!

Morgen beginnen met het indekken van de Sea Fury!

Groeten, Ramses
.

 

.
Heb hier zo`n zin in!



(alhoewel de afstand tussen de zeer geoefende pylonracer Tjarko en de onervaren pylonracer die ik ben heel wat groter zal zijn...)

Zet `m op komend weekend in Engeland Tjarko!!
Laat alles ver achter je! Heel veel succes!!

FLY LOW, GO FAST, TURN LEFT!!

Groeten, Ramses
.