Akaflieg: Projekt X

Händer det nå’t spännande? När det gäller nya segelflygplan? Egentligen inte mycket. Ventus 3, JS 3 och AS33, tja dom ser ju likadana ut allihop. Jonker har rört om lite i tillverkarleden och det är bra. Polackerna har tagit fram intressanta konstruktioner men har inte lyckats något vidare med produktion och marknadsföring. Visst, el kommer mer och mer och även Jet har tillkommit som hemflygningshjälp. Men de lite vildare ideerna hos tillverkarna ser man inte mycket av. Men som tur är finns Akaflieggrupperna!

Tekst: Bernt Hall, Foto; Jens Trabolt

Rendering av AK-X

Därför besökte vi Akaflieg Karlsruhe. Där mötte vi ett antal mycket entusiastiska studenter och medlemmar som stolt berättade om sitt pågående projekt, den flygande vingen AK-X. Där X står för 10, deras tionde konstruktion.

En jätteutmaning med tanke på Akaflieg Braunschweigs mindre lyckade motsvarande projekt SB 13 som flög första gången för drygt 30 år sedan. Där lyckades man inte lösa stabilitetsproblemen vilket blev speciellt intressant i landningsfasen. Fråga ”Sprachgefälle” Hans-Jürgen Berns som flög den mest innan kärran tidigt (2000) hamnade på Deutsches Museum i Oberschleissheim.

Men med tillgång på bättre datorkraft och programvaror samt erfarenheter från SB 13 tog Akaflieg Karlsruhe 2010 beslutet att påbörja projektet med AK-X för 15-m klassen.

Efter många förstudier som visade att väsentliga prestandaförbättringar borde vara möjliga om man slipper ett helt stjärtparti och kan lösa stabilitetsproblemen utan allt för stora förluster. Det aerodynamiska designarbetet påbörjades som även innefattade egna vingprofiler via verktyget XFOIL. och mynnade ut i radiostyrda proof of koncept modeller i kvarts- och så småningom halvskala (7,5 m spännvidd!) parallellt med datorsimuleringar.

Man har fått mycket underlag från Akaflieg Braunschweigs och deras SB 13 projekt. En hel del av arbetet med aerodynamisk utformning och profiler för vinge och winglets har Ulrich Simon bidragit med, han ingår numera i Schleichers designteam.

Vingarnas bummerangform (pilform ca 25 gr) ger fördelar vid lågfart då innerdelarna skall avlösa först och det blir då en nickrörelse där nosen går ner och flygplanet får upp fart igen utan att ha förlorat lyftkraften helt. Modellen i halvskala har bekräftat detta och man har även spunnit framgångsrikt med den. Överlag har flygutprovningen varit mycket lyckad och flygegenskaperna med denna modell har befunnits som goda liksom en förhållandevis låg benägenhet (tendens, red.) till fladder. Uppbyggnad och material som användes liknade mycket den tänkta fullskalaversionen. Efter över 150 flygningar ansåg man 2015 det bekräftat att man kan gå vidare med byggande av flygplanet i fullskala.

Många utmaningar har man fått lösa under vägen genom en mängd studiearbeten i aerodynamik, aeroelasticitet (fladder), styrelement, material och struktur för att nämna några. Vingens bakkant är delad i tre delar och utgör såväl höjdroder som skevroder och klaff. Betänker man att vingens planform dessutom är krökt (bøjet, red.) inser man utmaningen med stötstänger och mixers. Många av metaldelarna i rodersystemen är gjorda i 3D-skrivare och även en del plastdetaljer vilket också är att beträda ny mark i flygsammanhang. Sidrodren sitter i vingletsen som är förhållandevis stora och flygplanet har traditionella luftbromsar på ovansidan. En del av stötstängerna går dessutom igenom vattentankarna med allt vad det innebär att få tätt.

Även vid tillverkningen beträder man en hel del ny teknik. Till kroppen CNC-fräste man en positivkärna varifrån negativformarna tillverkades. Vingarnas negtivformar frästes i Ureol hos DG, firman som alltid stöttat Akaflieg Karlsruhe i olika projekt (DG i Bruchsal ligger bare 20 km fra Akafliegernes ”hovedkvarter i Karlsruhe, red.). Vingar och kropp är huvudsakligen tillverkade i kolfiber.

Till många delar har man använt en process med vakuuminjicerad epoxi (infusion) där en lagom mängd epoxi sugs in och mättar kolfibermatrisen. Det ger lättare produkter än med traditionell handpåläggning av epoxin. Den krökta balkens rovingsträngar lades direkt i vingformen. Båda vingarnas under och överdelar är klara liksom wingletsen.

Kroppen är också gjuten och installationsarbeten av styrelement och landningställ mm görs utifrån de CAD program man använt. Man började för övrigt bygga helskalaflygplanets ena vinge för brottlastprov, som den klarade galant, och även en kroppsmockup. På så sätt fick man ”träna” lite på de olika och delvis nya metoderna vilket man även gjort med halvskalamodellen som i stort byggdes på samma vis. Visst blir man imponerad över vilket engagemang medlemmarna lägger ner?

Ett sätt att leva och lära kännetecknar de aktiva i de tyska akademiska segellflygklubbarna som kallas Akaflieg. Det finns ett drygt 10-tal i Tyskland. Medlemmarna är uteslutande studenter vid något av de universitet eller högskolor deras resp klubb är anknuten till. När man är klar med sina studier får man sluta att vara aktiv och blir då s.k Alter Herr (fritt översatt ”Gammal Gubbe”). Förr i tiden kunde man få studiebidrag hur länge som helst och det fanns en del som drog ut på sina studier ändå upp i 40-årsåldern för att det var så kul att vara med i Akaflieggruppen. Men det går inte längre. Numer har de flesta en aktiv studietid på max 5-6 år. Det har också lett till att deras konstruktioner oftare använder vissa delar från fabrikstillverkade flygplan eller tidigare egna konstruktioner för att hinna bli färdiga. Ingen av de som var med och startade projektet AK X är längre kvar.

Oftast är det studenter med någon teknisk inriktning på studierna som utgör merparten men även lärarstudenter, bibliotekarier, kemister mm finns med som medlemmar. På senare år har andelen tjejer ökat. Några Akafliegs har numera tjejer (piger, red.) som ordförande. På förra årets mässa i Friedrichshafen var det tre glada tjejer som engagerat och mycket initierat berättade för NG om Akaflieg Berlins elmotordrivna B13. Egentligen inget konstigt med det, mer än att det tidigare inte varit så vanligt.

Vanligt är däremot att studie eller examensarbeten i samband med deras respektive utbildningar knyts till Akaflieggruppens projekt. Men förutom design och konstruktion bygger man också sina flygplan själva. Då lär sig studenterna både att svetsa och jobba med glas- och kolfiber. En praktisk aspekt framförallt för de som läser tekiska utbildningar. Klubbarna har också ett antal fabriksbyggda segelflygplan förutom de egna konstruktionerna. Flygning är en viktig del på sommaren i klubbarna utanför tentamensperioderna (eksamen, red.). Man har i regel sommarläger på någon annan plats för att stärka klubbgemenskapen.

Akaflieg Karlsruhe har väl tidigare levt lite i skymundan av de fyra stora och mest kända, Braunschweig, Stuttgart, Darmstadt och München men har på senare tid blivit en av de mer aktiva. Man är idag ca 35 medlemmar med en årlig omsättning av 5-10. För att locka nya ställer man ut flygplan på Campus. Man har också sin klubblokal och verkstad inne på Campusområdet. Finansieringen av byggandet av flygplanen sker genom donationer, bidrag och hjälp med olika tillverkningsprocesser från företag.

Man räknar med första flygning av AK X förhoppningsvis 2021. Kanske blir det starten för ett paradigmskifte för hur segelflygplan skall se ut? Nästa projekt är redan på gång och kallas AK elEVEN och blir ett eldrivet motorflygplan som skall bli en testplattform för friluftsmätningar av vingprofiler mm genom lätt utbytbara vingspetsar.