Suchen Unterstützung für Jugend Forscht / 5-achsige CNC-Fräse gesucht

[Nachwuchskonstrukteure]

Guten Abend,

Um uns zu Beginn einmal vorzustellen, wir sind Schüler eines Gymnasiums (ein Schüler und eine Schülerin) und werden nach den Sommerferien die 12 Jahrgangsstufe besuchen. Gemeinsam nehmen wir an Jugend Forscht teil. Wir arbeiten an einem Projekt, das sich mit der Entwicklung eines neuartigen Flugzeugs auf Basis des Nurflüglerprinzips. Als nächsten Schritt in unserem Projekt wollen wir zwei unserer Entwürfe im Windkanal testen und sie dann mit Messdaten von Modellen aktueller Flugzeuge vergleichen. Wir haben jedoch ein großes Problem, während wir für die Messwerte der aktuellen Flugzeugkonzepte kommerziell erhältliche Modelle nutzen können, brauchen wir für die Erprobung unserer Entwürfe eigene Modelle. Da bereits 3D-Simulationen unserer Modelle am PC existieren, würden wir die Modelle gerne mit einer CNC-Fräse umsetzen, da eine Fertigung von Hand sehr ungenau ist. Nachdem wir uns bereits über Fräsen in unserer Umgebung informiert haben und die entsprechenden Firmen um Unterstützung gebeten haben, hat sich jedoch nur eine Firma bereit erklärt uns zu helfen. Da diese Fräse jedoch nur 3-achsig ist, kann sie nur Teile herstellen, die wir später für ein flugfähiges Modell nutzen können. Die Maschine ist jedoch leider nicht in der Lage Freiformkörper zu produzieren, wie wir sie für unseren Windkanal benötigen würden.

Nun hoffen wir, dass wir hier im Internet eine hilfsbereite Person finden, die eine 5-achsige CNC-Fräse besitzt oder Zugriff auf eine solche hat und dazu bereit ist uns zu helfen. Wir hoffen auf die Gemeinschaft dieses Forums, da wir gerade hier viele Projekte gesehen haben die sich sogar mit dem Eigenbau einer solchen Fräse beschäftigen. Was die Größe des Modells betrifft, so hat unsere Windmaschine einen Durchmesser von maximal 0,6m, die Modelle könnten aber auch kleiner werden.

Wir hoffen wirklich, dass wir hier die Unterstützung finden, die wir schon sehr lange suchen, damit wir unsere arbeit endlich vortsetzen können.

Vielen Dank im Vorraus für Ihre Mühe und einen schönen Abend.

[oberallgeier]

... Entwicklung eines neuartigen Flugzeugs auf Basis des Nurflüglerprinzips ...Als neugieriger Mensch mit etwas Erfahrung zu Nurflüglern wäre ich an ein bisschen mehr interessiert als so ein knapper Satz aussagen kann.


... Größe des Modells ... Windmaschine ... Durchmesser ... 0,6m, die Modelle könnten aber auch kleiner werden ...
Hmmm. Windmaschine? Ist das ein Freistrahlkanal? Oder meint ihr den Durchmesser der Messstrecke? Wenn ich genaue Messungen möchte, dann muss das Modell je nach Messaufgabe um ein bestimmtes Maß kleiner als der Messraum/Messquerschnitt sein, habt ihr das berücksichtigt? Diese zulässige Messraumabdeckung sollte ja für den Kanal bekannt sein - sonst muss man zuerst ein bisschen eichen um grösseren Unsinn ausschließen zu können.


... mit Messdaten von Modellen aktueller Flugzeuge vergleichen ...Nur mal so - zur allgemeinen Information: können wir davon ausgehen, dass ihr mit "neuartigen Flugzeugs auf Basis des Nurflüglerprinzips" nicht Marschflugkörpern, Cruise missiles oder sonst ne Art Drohnen meint?

[White_Fox]

Sollte sich hier niemand finden könnt ihr es hier vllt mal probieren:
http://www.cncecke.de/forum/

Weil eine 5-Achs-Fräse doch schon reichlich speziell ist...

[Nachwuchskonstrukteure]

Also, was es mit diesem Nurflügler auf sich hat ist leicht erklärt, wir beschäftigen uns mit der Entwicklung eines Nurflüglers, da er sehr guter Prspektiven für die Zukunft bietet, vergleicht man beispielsweise den Anteil der Fläche eines Schwanzflüglers, die für den Auftrieb verantwortlich ist mit dem Anteil der Fläche die diese Aufgabe bei einem Nurflügler übernimmt, zeigt sich, dass der Schwanzflügler nur etwa die Hälfte seiner Fläche zur Erzeugung von Auftrieb nutzt, während der Nurflügler bis zu 97% seiner Fläche dazu nutzt. So entsteht allein durch die veränderte Form ein um 20% effektiveres Flugzeug. Unser Projekt befasst sich nun damit möglichst dieses System für die zivile Luftfahrt nutzbar zu machen, um so Fracht und Passagiere transportieren zu können und dabei große Mengen an Treibstoff einzusparen. Wir experimentieren hier an der genauen Form des Rumpfes, um so mehr Stabilität in die Flugeigenschaften bringen zu können, da das ja das größte Problem darstellt. Und um auch gleich die Frage nach den Drohnen zu beantworten: Unser Projekt befasst sich mit einem rein ZIVILEN Aspekt der Luftfahrt und ist auch nicht zu irgendwelche "mehrfach nutzbaren" Manövern im Stande.
Was unseren Windkanal betrifft: Es ist eine Eigenkonstruktion, die eine Windmaschine (deren eigentlicher Zweck in den Effekten eines Fotoshootings lag) als Kernstück nutzt. Dieses Gebläse streut enorm stark, wurde jedoch von uns etwas "kanalisiert", da jedoch auch die Messapperatur selbst mit in den Kanal muss, sollten die Modelle doch schon kleiner sein, etwa in dem Bereich um 40cm, da ach die Modelle der Verkehrsflugzeuge, die wir auf ihre Strömungseigenschaften Untersuchen wollen in diesem Rahmen liegen und so den vergleich erleichtern.

Vielen Dank für den Rat White_Fox, das werden wir sicherlich probieren.

[Andree-HB]

...ich weiss ja nicht aus welcher Region Ihr kommt, bezüglich Versuche in einem Windkanal - bei uns in Bremen gibt es einen Windkanal der zwar ziemlich alt ist, mit dem aber immer noch professionelle Versuche gemacht werden. Habe dort mit einem Schiffbaustudenten gesprochen, der dort Untersuchungen an Schiffsbrücken mit Modellen getätigt hat. Das war sehr beeindruckend.

http://www.focke-windkanal.de/de/alterstart.htm

Generell ein Stück Bremer Ingenieursgeschichte, absolut sehenswert und interessant (wenn man mal in Bremen ist)

[Nachwuchskonstrukteure]

Hallo,

Vielen Dank für die Antwort, das ist mit Sicherheit interessant, leider wohnen wir viel zu südlich um uns diese Anlage in Bremen kurzfristig anschauen zu können. Ich/Wir werden aber bestimmt an Sie denken, und den Windkanal einmal besuchen.

[oberallgeier]

... Nurflügler ... sehr guter Prspektiven für die Zukunft ... ein um 20% effektiveres Flugzeug ...Na ja, nix für ungut, das sind die alten Schlagwörter. Vielleicht schaut ihr mal nach dem Stichwort "spanloader" - die kamen (wieder mal) in den späten 50ern (?) auf, so etwa Mitte 70er gabs nen NASA-Bericht dazu, ich glaube ein Cargo von Boeing - ich müsste nachschlagen welcher das war. Irgendwo hab ich nen respektablen (NASA oder NACA) Bericht über so ein Monster: Spannweite 150 m - da kannste in EDDF zum Landen die 25L UND 25R (http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/20/Frankfurt_intl_airport_%28nasa%29.jpg)nehmen! Aber die Nurflügler hatten sich ausser in Nischen nicht wirklich durchgesetzt. Und praktisches Fliegen wurde mit ihnen erst by wire so richtig entspannend.

Sehr hübsches Projekt ist die SB13 (optisch, konstruktiv/aerodynamisch UND überhaupt!), deren Entwicklung UND Flugpraxis zeigt/e, dass die Geschichte mit der Glockenverteilung doch keine Mär ist - weil die bestmögliche (sprich: die wirtschaftlichste) Auftriebsverteilung nur über einen sehr schmalen Anstellwinkelbereich (praktisch ein winziger Punkt der Betriebskurve) wirklich existiert. Da hilft auch kein Hortenschwänzchen . . .

Einen Vorteil haben diese Flügel in bestimmten Zuschnitten, man kann sie total quirlig machen - sieh die beiden Bomber B2 und den Nighthawk (der aber für Puristen ja kein reiner Nurflügler mehr ist).

Sorry für diese Bedenklichkeiten, zu dem Thema gibts einfach zu viele Lösungen, die praktisch nie hielten, was sie versprachen; und "dass der Schwanzflügler nur etwa die Hälfte seiner Fläche zur Erzeugung von Auftrieb nutzt" ist sehr plakativ, aber ohne Polemik schon eine recht praktische Sache.

[Klebwax]

25986

Wenn ich mich recht erinnere, enrstand das in Hamburg in Zusammenarbeit mit Airbus. Es müsste auch ein Video geben.

Könnte das Modell nicht auch aus einem 3D-Drucker kommen? Hier bei shapeways (http://www.shapeways.com/) können manche Materialien auch poliert werden.

MfG Klebwax

[HannoHupmann]

oberallgeier, du erwartest doch jetzt nicht, dass die beiden ihr Konzept konkret vorstellen. Es ist ein Jugend forscht Projekt und bis zur Veröffentlichung bleibt es geheim :-P Danach gibt es dann eine ausführliche Dokumentation und Bilder zu sehen.

Außerdem gilt wie immer: Bisher hat jeder aufgehört, weil man sagte das geht nicht, dann kamen zwei die wussten das nicht und haben es einfach gemacht...

Achja und wenn statt der 20% nur 5% raus kommen soll es den Aufwand auch schon wert gewesen sein und wenn es gar nicht geht, dann gilt der Satz von Eddision "ich kenne jetzt sehr viele Möglichkeiten wie man eine Glühbirne nicht bauen kann"

[White_Fox]

Die Idee mit dem 3D-Drucker würde ich euch auch anraten, zumindest mal in Erwägung zu ziehen.

Es gibt Firmen, denen schickt ihr einfach die Baupläne und ein paar Tage später kommt euer Modell im Paket.
Hier z.B.:
http://www.3dprintwerk.de/

[Nachwuchskonstrukteure]

Wir sind uns durchaus über die Probleme, die mit einem Nurflügler verbunden sind, vorallem was die Flugstabilität angeht, ist der Nurflügler ja ein Problemfall...
Es gibt ja auch genug Forschungsprojekte, die sich mit diesem System befassen, zum Beispiel der X48-B von Boing. Auch wenn der X48 auf einem Bleeded-Wingbody basiert,
so handelt es sich dabei im Grunde auch nur um die Abwandlung eines Nurflüglers.
Der Nurflügler stellt nur eine mögliche Forschungsbasis für zukünftige Flugzeuge dar, natürlich gibt es auch andere Möglichkeiten das Problem anzugehen. Eine Möglichkeit, die ich persöhnlich sehr interessant finde ist der Ekranoplan, zu seiner Zeit hat schon die Sowjetunion riesige "Flugzeuge" entwickelt, die nur als Ekranoplan mit Hilfe des Bodeneffekts ihren Flug erhalten konnten. Das Problem wäre hier wohl, dass Bodeneffektfahrzeuge mit diesen Ausmaßen sich als nicht sehr sozialverträglich erweisen, da sie wohl eine erheblich höhere Belastung für die Anwohner an Flughäfen darstellen würden als der Lärm, den die modernen Airliner erzeugen.

Aber das Problem ist, dass es sich um ein Forschungsprojekt handelt, wir können leider nich einfach alle Details unsere Arbeit hier veröffentlichen, nur eben das Prinzip, nach dem wir vorgehen und das Hauptaugenmerk liegt auf dem Nurflügler, was nicht heißen soll, dass es wirklich ein "reiner" Nurflügler sein muss, wir ziehen auch Veränderung in Erwägung, da wir verhindern wollen, dass eine bywire-Steuerung nötig wird.

Also an die 3D-Drucker hatten wir noch gar nicht gedacht, aber das wäre sicherlich eine Möglichkeit, mit der wir unsere Modelle auch herstellen könnten, da es uns in erster Linie nur um die präzise Form und eine gute Beschaffenheit der Oberfläche geht.
Also auch ein 3D-Drucker wäre für uns eine Möglichkeit anstelle einer CNC-Fräse. Vielen Dank für diesen Tipp, vielleicht findet sich dort ja jemand, der bereit wäre uns zu unterstützen.

[White_Fox]

Jetzt rechtfertigt euch doch mal nicht dauernd für euren Nurflügler...;)
Ich bin so ein Ding selber mal geflogen (als ferngelenktes Modell), das Teil hat wirklich Spaß gemacht.
Es braucht zwar schon ein wenig Übung und ja, es will geflogen werden. Also Finger vom Knüppel und das Ding stabilisiert sich selbst-ist nicht.

Aber es ist auch nicht unmöglich zu fliegen, und wenn man es einigermaßen drauf hat sind damit tolle Manöver möglich.

Im Übrigen fliegen längst nicht alle Flugzeuge, die wie herkömlich gebaute Flugzeuge mit Rumpf, Flächen, Höhen- und Seitenruder selbststabil...

Hier: ist zwar nicht mein Video, aber exakt dieses Fliegerle hab ich:

http://www.youtube.com/watch?v=8vT53Px2a-A