Fliegen wie ein Mensch (in deutsch)
Diese Seite wurde zuletzt am 5 Aug 2001 überarbeitet
Human powered flight (in English)
Beschreibung
Spezifikation
Fragen und Antworten
Nächste Flüge 1999
Human Power Festival in Interlaken Schweiz 1999
Referenzen
Höhenflugzeuge
Veranstaltungen 2000
Veranstaltungen 2001
Vélair 89 als erstes Flugzeug auf der neuen Bahn in München MUC (Sommer 1990)
Das war Vélair 88 bei einem Flug in Malmsheim
bei Stuttgart, wo die Flugerprobung begonnen wurde. Man beachte den alten,
steifferen Flügel, das alte Seitenruder, und die Videokamera auf der
Kabine.
Das Flugzeug wurde für eine gewisse Flugdauer für
geringen Leistungsbedarf ausgelegt. Es ist vergleichsweise klein und schnell.
Aus diesem Grund hat es einen freitragenden Flügel, der Gewichtsvorteil
durch eine Abspannung oder Abstrebung würde bei dieser Geschwindigkeit
durch höheren Widerstand wieder aufgezehrt werden.
Vélair wurde zunächst in der
'88' Version gebaut, und im folgenden Jahr verbessert: die "89" Version,
u.a. mit einem neuen Flügel (größer, höhere Streckung,
leichter, dünner, weniger Widerstand, billiger, einfacher, und überhaupt
:-))
Version |
Vélair 88 |
Vélair 89 |
Erstflug |
9 August 1988 |
24 September 1989 |
|
Sein Flügel wurde für das Icaré
1 Solarflugzeug der Uni Stuttgart weiterverwendet |
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Features |
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|
Flügel Grundriß
Aufteilung |
doppeltrapez
3 Segmente
freitragend |
rechteck/trapez
5 Segmente
freitragend |
Sitzposition |
halb liegende Piloten position 40 ° |
" |
Steuerung |
3-Funktionen kardanisch-aufgehängter sidestick (auf der
rechten Seite) |
" |
Roll Steuerung (electrisch) |
Querruder |
drehbares wing tip |
Gier Steuerung |
Stangen und Seile, Pendelruder |
" |
Nick Steuerung |
Stangen und Seile, Pendelruder mit Gummibandtrimmung |
" |
Geometrie |
|
|
Flügelspannweite |
21.7 m |
23.2 m |
Flügelfläche |
16.4 m² |
17 m² |
Streckung |
27 |
31.7 |
Massen |
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Leer |
37.9 kg |
30.5 kg |
Max Abflug |
100 kg |
100 kg |
Leistungsbelastung |
|
396 kg/kW (!!!) |
Flächenbelastung |
|
5.3 kg/m² |
Flügel |
23.8 kg |
16.7 kg |
Antrieb |
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Propeller Durchmesser
Propeller Drehzahl
Blattzahl |
2.70 m
190 rpm
2
CFK Schale mit Steg
Blatt pitch am Boden verstellbar |
" |
Übertragung |
Stahlkette +
CFK Antriebswelle |
" |
Bauweise |
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Rumpf |
CFK/Airex Sandwich, GFK/Polystyrol Sandwich Verkleidungen |
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Flügelholm |
I-Holm: CFK (T300/HYE 1048) Gurte, GFK/Rohacell Sandwich Steg |
tailored CFK (T800/M10) Rohrholm |
Flügel Schale |
GFK/Polystyrol Sandwich |
Polystyrol |
Flügelrippen |
Styrodur mit CFK Gurten |
Styrofoam mit Balsaholz Gurten |
Bespannung |
- |
Hostaphan |
Flügelprofil (Dicke) |
FX 63-137 (13.7%) |
PF 25 (12.9%) |
Bruchlastvielfaches |
3.0 g |
3.36 g (bis Bruchlast getestet) |
Geschwindigkeiten |
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Reise |
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31 km/h (17 keas, 8.6 m/s) |
Überziehen |
|
27 km/h (14.6 keas, 7.5 m/s) |
max horizontal (Leistungslimitiert 300W) |
|
41 km/h (22 keas, 11.4 m/s) |
never exceed (limitiert durch Torsions divergenz) |
|
51 km/h (27 keas, 14.2 m/s) |
Flugleistungen |
|
|
Auslegungsleistungsbedarf |
|
3.75 Watt/kg (225 Watt @ 90 kg Gesamtflugmasse) |
Startstrecke (90 kg, ISA, ohne Wind) |
|
~ 80 m |
Steigrate @ 300 Watt "Steigleistung" |
|
0.1 m/s (20 ft/min)
nun, das zieht natürlich keine Wurst vom Teller... |
Dank an mein Team
Viele Freunde haben geholfen. Ganz besonderen Dank an diejenigen,
die durchgehalten haben: Ben Russ, Martin Hübner, Jochen Hanne , sie
haben viele Nächte, Wochenenden in der Werkstatt verbracht, ihr Beitrag
war unermeßlich.
Dank unseren Sponsoren
Viele Firmen und Institutionen haben zum Gelingen beigetragen:
Atari mit einem tollen Rechner und Betriebssystem,
zusammen mit Frank Ostrowski's GFA Basic ein extrem effizientes Werkzeug.
Dadurch war schnelle, effiziente und problemlose Software Entwicklung,
um die vielen Auslegungsfragen beantworten zu können (diese Programme
bilden den Kern für ein komplettes Flugzeugauslegungs und Flugleistungs
Packet).
Auch vielen Dank an Prof. F.J.Arendts, R.Eppler and E.
Messerschmid von der Universität Stuttgart für ihre logistische
(Werkstatt), wissenschaftliche und moralische Unterstützung.
Außerdem verbindlichsten Dank für die zahlreichen
Sachspenden:
Bakelite (Harzsystem), Beiersdorf (Klebefilm),BlaschkeAeolite
Pedale, Daimler Benz (Rumpf 3-D panel Berechnungnen, Flugplatz Malmsheim),
Eurocomposites
(Waben),
Fiberite (Kohle Prepregs),
Gaugler & Lutz (Airex
thermoplast Schaum),
Kalle/Höchst (Hostafan, Trespaphan Folien),
INA Schäffler (metall Lager),
Grünzweig & Hartmann
(Styrodur schaum), MBB / Donauwörth (Autoclaven Fahrt), Mutliplex
(QR Servos),
Röhm (Rohacell),
Velotraum (RennSchuhe),
Brodbeck
(Abdichtbänder), DLR (NC Wasserstrahlsäge), Roland Schirrmacher
(Propeller Form), Martin Siegwarth & Thorn Richter (Datenerfassungsanlage,
Sensoren), MBB Manching, Flughafen München,
Aeroport
de Paris (Startbahnen), Polaroid (Ultraschall Sensor für
Höhenmesser), Uni Stuttgart (Werkstatt, Metallteile).
-
Muss ich Radweltmeister sein, um dieses Flugzeug zu fliegen
?
-
Nein, die benötigte (Schwebe-) Leistung beträgt
ungefähr 3.75 Watt/kg Pilotenmasse und das kann von einem gut trainierten
Radfahrer für ca. 1...2 Stunden erbracht werden. Das entspricht einem
Puls von ca. 160/Min, ist nicht ganz locker, aber normalerweise
noch deutlich unterhalb der anaeroben Schwelle.
-
Wie hoch ist der Leistungsbedarf ?
-
Bei 90 kg Abflugmasse ca. 225 Watt für unbeschleunigten
Schwebeflug (unter Berücksichtigung aller Antriebsverluste). Würde
diese Leistung von einem Ottomotor erbracht werden, würde das Flugzeug
0.24 liter/100km Sprit verbrauchen (entspricht 848 Meilen pro Gallone)
!!!
-
Aus was ist der Flieger gebaut ?
-
Die tragende Primärstruktur aus Kohlefaserverstärkten
Kunstoffen, selbst gelegten und konfektionierten Rohren mit oder ohne Kern
. Die vorimpregnierten Werkstoffe (prepregs) müssen unter Druck
und Temperatur ausgehärtet werden. Die Sekundärstrukur (zB. Verkleidungen)
bestehen aus diversen Schäumen, Holz, und extrem leichten Folien (12...16
g/m²). Mit neuen Fertigungsverfahren konnte rationell produziert werden.
Außerdem hat sich eine außerordentliche Robustheit gezeigt.
-
Wie schnell fliegt es ?
-
die Envelope geht von 27 bis 45 km/h (14...25 KEAS)
mit dem Leistungsminimum bei 31 km/h (17 KEAS)
-
Wo kann ich so einen Flieger kaufen ?
-
Leider nirgends. Bei einem guten Angebot bauen wir Euch den
eigenen (und sie werden immer besser).
-
Was ist bei Wind ?
-
keine Probleme solange er einigermaßen von vorne kommt.
12 Knoten wurden bereits auf der Airshow in Paris LeBourget demonstriert
(bei 17 Knoten Fluggeschwindigkeit !) . Seitenwind kann allerdings kaum
ausgesteuert werden.
-
Wie fliegt das Teil ?
-
Gar nicht übel. Höhensteuer spricht sehr gut an,
Seitenruder ist OK, und Rollsteuer ist natürlich sehr träge,
vorallem während des Anrollens beim Start. Im Flug ausreichende Stabilität,
und bei ruhiger Luft fliegt er von selbst. Kurven werden mit Seitenruder
eingeleitet und der Innenflügel muss fast sofort mit Gegenquerruder
abgestützt werden. Das Triebwerk reagiert schnell, aber die Motorisierung
ist doch etwas schwach.
-
Warum ist der Flügel so weich ?
-
auch hier ist kein Gramm Material zu viel. Er ist gerade
so steiff, daß er seine Rumpflast tragen kann und dabei weder zu
stark verformt wird, noch beult, um Verluste zu vermeiden. Als freitragender
Flügel mit so großer Streckung dominiert bei der Auslegung der
Struktur eher Steiffigkeits- als Festigkeitsanfordrungen. Aus diesem Grund
sind die Festigkeitsreserven auch üppig. Hier könnte man
mit steifferem Material arbeiten, aber Quantensprung bei den Kosten war
nicht akzeptabel.
-
Wie lang ist die Startstrecke ?
-
ohne Wind ca. 80 m. Das Bugrad kann recht schnell abgehoben
werden, so daß nur auf dem Hauptrad beschleunigt wird. Dabei ist
wegen der anfänglich schlechten Rollautorität höchste
Konzentration (und Übung) nötig. Nach erreichen der Abhebegeschwindigkeit
wird ein paar Grad rotiert und abgehoben. Nach erreichen der Flughöhe
kann die "max take off power" deutlich zurückgenommen werden.
-
Wie wirde der Flieger transportiert ?
-
Wir haben einen alten Segelflugzeug Anhänger modifiziert,
um den hohen Rumpf unterbringen zu können. Das längste Flügelstück
ist 7.50m lang.
-
Wozu überhaupt das Ganze ?
-
Man fährt mit dem Rad, 30 km/h schnell, zieht
leicht an dem Sidestick und fliegt dann ein paar Meter höher. Die
Aussicht ist wesentlich besser, und jetzt kann man über die Wiesen
schweben, den Zaun überspringen, über den Bach, lautlos ... Ist
das kein Grund ?
-
Einen Menschen aus eigener Kraft zum Fliegen zu bringen ist
eine große Herausforderung. So etwas muß angenommen werden.
-
Ein solches Fluggerät auszulegen, zu konstruieren, zu
bauen und zu testen führte zu wertvollen Erfahrungen bezüglich
Konfiguration, Auslegung, Detailkonstruktion, Aerodynamik, Flugleistungen,
Steuerbarkeit und Stabilität, Aeroelastik, Leichtbau, Fertigungsverfahren
u.v.m. Diese können auf andere Hochleistungsflugzeuge angewendet werden,
speziell auch in Fällen wo die verfügbare Antriebsleistung nur
gering ist, und /oder zur Erzielung extremer Reichweiten/Gipfelhöhen.
-
Whas ist GFK and CFK ?
-
Glas- und Kohlefaser verstärkte Kunststoffe, mit einer
Matrix aus Epoxid Harzen. Auch Aramid Fasern und Gewebe wurden eingesetzt.
Handlaminierte Gewebe wie auch vorimpregnierte Unidirektional Gelege wurden
verearbeitet. Intermediate modulus Kohlefasern mit einem Niederdruck/Temperatur
Harzsystem wurden für die Vélair
89 Holme eingesetzt.
Also wenn ich ihn bei den Probeflügen nicht verschrotte,
wenn das Wetter wohlgesonnen ist und wenn der TÜV meinen prehistorischen
Anhänger nocheinmal freigibt sind die nächsten Flüge auf
dem Human Power Festival in
Interlaken Switzerland 14... 22 August 1999 geplant.
Es wird besonders spannend, weil die letzten Flüge
jetzt schon eine Weile zurückliegen. Flieger und Pilot haben
10 Jahre mehr auf dem Buckel, was sich auf die Leistungsfähigkeit
von beiden sicher nicht positiv ausgewirkt hat. Der Flieger ist von den
vielen Flügen, einigen Landungen im Kartoffelfeld (irre was der aushält)
und vielen Ausstellungen etwas "gebraucht", die Bespannung etwas verschrumpelt,
außerdem liebten es unsere Katzen sich darin ihre Krallen zu wetzten,
als wir ihn ein paar Jahre im Wohnzimmer unterbringen mußten. Zum
Glück gibt es extra breites Tesa um das Schlimmste zu flicken, allerdings
klar zu Lasten der Ästhetik. Es ist wirklich ein Odtimer geworden.
Außerdem schleppt der Pilot inzwischen zusätzliche 10 kg "Reserve"
mit (Fett)...
Wir werden sehen...
...Wir haben gesehen: obwohl eigentlich nur für einen
Sommer geplant fliegt Vélair
immer noch (und ist immer noch ganz).
Auf dem Interlaken Human Power Festival August 1999.
-
26 Januar: Vortrag bei VDI-Verein Ulm: "Fliegen wie ein Mensch"
- 16 März: Vortrag bei SAMPE/Uni Stuttgart: "Fliegen wie
ein Mensch"
-
Vélair im Discovery Channel: "Extreme maschines"
(Pioneer Productions)
-
Vélair im ARD Tigerentenclub:
Mai (auch mit Bildern von Pelargos 3 und dem Erstflug
Vélair
88)
-
Spokes Festival
in Leicester /UK: 28...31 Juli (Muskelkraftflugzeug Airglow
wird ausgestellt)
-
Fahrradausstellung in Nürnberg Herbst 2000 (vielleicht
mit Flugvorführung). Ob Flugvorführung möglich sein werden,
hängt auch dieses Jahr wieder davon ab, ob ausreichend Zeit für
die Vorbereitungen verfügbar sein wird. Dies wird an dieser Stelle
rechtzeitig bekanntgegeben.
- 12 August: leider doch keine
Demoflüge in Nürnberg, die geplante Veranstaltung auf einem Flugplatz
findet nicht statt.
Demoflüge können ab sofort gebucht werden. Benötigt
wird eine harte Bahn mit mindestens 700 x 10m, aber je länger,
desto besser. Ab ca. Juni 2001.
-
Fliegen mit 225 Watt. Muskelkraftflugzeuge und Anwendungen.
Deutsche Gesellschaft für Luft und Raumfahrttechnik, Oktober 1990,
Bonn.
-
Human powered aircraft, the limits of light weight construction:
OSTIV symposium Wiener Neustadt 1989.
-
The human powered aircraft Vélair: design details
and result of structural, prop and flight tests. AIAA International human
powered flight symposium August 1994, Seattle Washington, USA.
-
Human powered flight as a sport. Symposium at the Royal Aeronautical
Society January 1996.
-
Design of aircraft with minimum required power. Stuttgart
1990.
-
Technological spin off from human powered to high altitude
long endurance aircraft. The Royal Aeronautical Society, London January
1999.
Von anderen Autoren:
-
Keith Sherwin: Man powered flight. Model & Allied publications
Argus Books ltd, Kings Langley UK, 1971.
-
Morton Grosser: The gossamer Odyssey. Houghton Mifflin Company,
Boston USA, 1981.
-
Gary Dorsey: The Fullnes of Wings . Viking Pinguin, New York
USA, 1990.
Geflogene Muster:
Aircraft |
gebaut von |
Land |
configuration (all conventional tail) |
year |
Pelargos II |
Max Horlacher |
CH |
27m, multiwire rectangular high wing, tractor prop |
1983 |
Pelargos III |
Max Horlacher |
CH |
22m, singlewire and strut rectangular wing, tractor prop |
1985 |
Musculair 2 |
GünterRochelt |
D |
19.5m cantilever trapeze wing, pusher prop |
1985...86 |
Vélair 88 |
Peer Frank |
D |
21.7m cantilever double trapeze wing, pusher prop |
1988 |
Vélair 89 |
Peer Frank |
D |
23.2m cantilever rectangular/trapeze wing, pusher prop |
seit 1989 |
Airglow |
John McIntyre |
UK |
25m single wire trapeze wing, pusher concentric prop |
1992 |
Für weitere Informationen zum Thema Fortbewegung mit Muskelkraft (zu Land/Wasser/Luft/Schiene) siehe:
International Human Powered Vehicle
Association
HPV Deutschland, der Club für innovative Fortbewegung
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