CANARDS

 

              * CANARD-Drachen mit dreidimensionaler Zug- bzw. Schub-Vektorsteuerung *


Unter den Einleiner-Drachen
zeichnen sich die auf den Designentwuerfen von Ralf Beutnagel basierenden  Pfeilenten (CANARD-ROLLER, CANARD-WINGS)  durch ihr  exotisches  Aussehen und ihre besondere Schwachwindeignung aus. 
Ich konnte nicht der Versuchung widerstehen, auch einmal eine solche Pfeilente von ihren Fesseln zu befreien und zu vektorisieren.

Verschiedene Hersteller  (HQ-INVENTO, PREMIER) bieten Canards mit diesem Design in verschiedenen Groessen und  Farben (schwarz, weiss, blau, rot) an.
Fuer das Projekt ' Ruderlose Pfeilente mit 3D-Zugvektorsteuerung' wurde ein  handelsueblicher CANARD WING von HQ mit 2m Spannweite beschafft und fuer die Vektorisierung modifiziert. 

Im Ergebnis ueberzeugt der leicht modifizierte CANARD WING durch seine ansprechendes, aussergewoehnliches Flugbild und seine extreme Gutmuetigkeit im Langsamflug. Bei einem Startgewicht von 340g und ca. 70qdm Flaecheninhalt ergibt sich eine Flaechenbelastung von unter 5g/qdm.
Allerdings hat das extreme Langsamflugverhalten den Nachteil, das schon ein leichter Wind diesem Vogel die Grenzen aufzeigt: 
Ab 2 bft. kommt er einfach nicht mehr gegen den Wind an, weswegen das Erstflugvideo bei boeigem Wind nur im Windschatten hoher Baeume gedreht werden konnte. Hierbei zeigte die Pfeilente, das sie mit geringstem Platzbedarf auskommt und somit auch im Winter problemlos Indoor geflogen werden kann.
 
Das Video gibt einen Eindruck vom grazilen und ungewoehnlichen Erscheinungsbild des CANARD-WING, seiner Wendigkeit und seinen ausgepraegten Langsamflugeigenschaften.

Video vom Erstflug 
des CANARD-WING
am 20.5.2008

Die faszinierenden Langsamflugeigenschaften des CANARD-WING gaben Anlass zum Bau einer leicht veraenderten Steuerung,  wodurch ein Bodenstart ermoeglicht werden sollte. Dies gelang bei der Flugerprobung der neuen Steuerung auf Anhieb und beliebig oft innerhalb des ersten Drittels der verfuegbaren Akkukapazitaet: 


Eine Steigerung der faszinierenden Bodenstart- und Langsamflugeigenschaften des blau-weiss-schwarzen CANARD-WING von HQ  zeigt die etwas groessere, weisse Pfeilente von PREMIER-KITES mit 250cm Spannweite und einem Startgewicht von nur 380g: Ihr Flugtempo ist so langsam, dass man gemaechlichen Schrittes unter ihr hergehen kann. Sie startet auf der Stelle ('Dreh-bodenstart') und wird einen idealen Kameratraeger abgeben, da sie das Mehrgewicht einer leichten Kamera (z. B. Flycam One) ohne Einschraenkungen ihres Flugverhaltens verkraftet. Diese Pfeilente fliegt mit dergleichen auswechselbaren 3D-Zugvektorsteuerung wie die kleinere, blau-weiß-schwarze Pfeilente:


Video vom Flug 
des 250cm grossen PREMIER-CANARD
mit Bodenstarts
am 18.6.2008

 

                                                                         (CANARD-Fotos: Madleen Pfoertner)

 

Video vom Flug 
des 250cm grossen PREMIER- CANARD in der kleinen Gymnastikhalle am 28.8.2008

Selbst in einer nur 12 x 15m kleinen Gymnastikhalle macht der 250cm grosse PREMIER-CANARD eine gute Figur...

Starken Wind liebt der CANARD nicht.
Schon ab 1 bft. fliegt er rueckwaerts. Was soll man machen, wenn man zum  Flugfeld faehrt und der Windsack dort bei ca. 2 bft. waagerecht steht? - Einfach gegen den Wind halten und so fliegen, als wenn er angebunden waere ...

Flug eines CANARD WARM von PremierRC bei 2bft Wind
 

Der Radiopionier MARCONI gab einem Drachen seinen Namen: Um die ersten Radiosendungen über eine grosse Strecke uebertragen zu koennen, verwendete er einen Drachen, um die fuer die Uebertragung erforderliche lange Sendeantenne in den Himmel ziehen zu koennen.
Unter der Bezeichnung 'Marconi' findet man am Markt u. a. den hier vektorisierten gelb-schwarzen Drachen von GOMBERG KITES mit 120cm Spannweite . 

Nach kurzer Sichtung stand fest,  dass auch dieser Drache - nur mit 2 zusaetzlichen Gummisteckverbindern auf dem Kielrohr ausgestattet - mit dergleichen Vektorsteuerung fliegen sollte, mit der auch schon die beiden Pfeilenten erfolgreich in die Luft gebracht wurden.

 

 

 Der Marconi fliegt auch bei etwas windigem Wetter, seine Flugeigenschaften duerfen als ausgewogen und gutmuetig bezeichnet werden. Sehr wendig und dabei sehr eigenstabil laesst sich der Marconi gemaechlich und flott fortbewegen. Mehrfachspins in Rueckenlage oder Loops  sind hierbei kein Problem. Bei einer Spannweite von 120cm erreicht der mit 5mm CFK-Rohr ausgestattete Drache ein Startgewicht von 350g, wobei die Flaechenbelastung bei ca. 5g/qdm liegen duerfte.

Ein Video zeigt das ansprechende Flugbild und die Agilitaet dieses Drachens:

 
Erstflug des 120cm
grossen MARCONI am 24.6.2008

 

Aus Versuchen mit neuen Slowflyer-Konzepten entstehen neue Ideen: So z. B. die Idee, auf dem Traggestell der Pfeilente aufbauend einen Gyrocopter zu entwickeln, dessen gegenlaeufige Rotoren aus Duett-Gartenwindspielen entnommen werden sollten. Um dem Canard-Prinzip zu folgen, sollten im vorderen Traegerbereich 2 kleinere, im hinteren Bereich 2 groessere Rotoren montiert werden. 
Die Problematik dieser 30cm und 60cm großen Rotoren bestand allerdings darin, dass sie mit je 32 Drachenstofflamellen besetzt sind, die von der Rotorachse bis zum Aussenring von 90 auf 0 Grad gespannt sind. Bei senkrechtem Stand im Garten und bei direkter Anstroehmung drehen diese Rotoren recht schnell,  mit flacher verlaufendem Anstroehmungswinkel allerdings merklich langsamer. So liess sich ihr Wirkunsgrad hinsichtlich der erforderlichen Auftriebsleistung nur grob einschaetzen. Auch hier gilt der alte Spruch: Versuch macht kluch :-))

Das Ergebnis der Kombination von Pfeilwing-Canard Traggestell mit den Gartenwundspiel-Rotoren zeigt das Bild: Entstanden ist ein Canard-Quattro-Gyrocopter mit 3D - Zugvektorsteuerung und einem Abfluggewicht von 500 - 550g, je nach Akkubestueckung.

 


Die ersten Flugversuche ergaben ein ernuechterndes Bild: Trotz einer Rotor-Gesamtflaeche von ca. 70qdm waren nur kurze Geradeausfluege, aber keine Steigfluege moeglich. 
Nach eingehender Analyse zeigte sich, dass die Rotoren nur mit ca. 1/3 ihrer Flaeche Auftriebswirkung erzielen konnten, mit 2/3 jedoch nicht.

Um dieses Auftriebsdefizit auszugleichen, wurde als zusaetzliche Auftriebshilfe ein ca. 30 qdm. grosses Rhomboidsegel genaeht, welches an seinen Eckpunkten mit Hilfe starker Gummi-Spannschnuere unterseitig mit der CFK-Tragkonstruktion des Gyrocopters verspannt wurde. Außerdem wurde ein wenig am Design der Rotoren gearbeitet, alle Stofflamellen (mit Ausnahme der weissen, gelben und  orangen) wurden mit Hilfe von Textilfarbe schwarz eingefaerbt:


Flugversuche mit dem neuen Bauchsegel bestaetigten ansatzweise die vorher gehegten Vermutungen: Nun waren kurze Fluege zwischen 10 und 15 Sekunden moeglich, Steigfluege waren aber auch mit dem Rhomboid-Bauchsegel nicht realisierbar. 
Der Flugapparat vermittelte den Eindruck, dass ein wenig mehr Schub das Problem loesen koennte. Oder: Es muesste ein Rhompoid-Segel mit deutlich groesserer Tragflaeche eingespannt werden, um Flaechenteile der Rotoren zu ueberdecken und ihre Abtriebswirksamkeit zu verringern.
Da jedoch der Einbau eines 2. Schubmotors (Doppelwhopper) mit weniger Zeitaufwand als das Naehen eines neuen Segeltuches realisiert werden konnte, wurde zunaechst  das 3D - Antriebs- und Steuermodul modifiziert:


Der Canard-Quattro-Gyrocopter war nun mit 2 Antrieben bestueckt, der vordere (wie bisher) als Vektorsteuerung ausgelegt, der hintere starr, nur um zusaetzlich Schub zu liefern. Beim Probelauf reichte der Gesamtschub nun aus, den Flieger auf kurzem Gras im Stand zuegig fortzubewegen.

Die darauf folgenden Flugversuche waren ernuechternd: Das Mehrgewicht von Motor, Akku, Drehzahlsteller und Motorhalterung (in Summe: 160g) konnte nicht in zusaetzlichen Auftrieb umgesetzt werden. Ganz im Gegenteil: Der Flieger machte nur kurze, hoechstens 10 m lange 'Huepfer'. Dabei faltete sich das Bauchsegel in Hoehe des zweiten Motors soweit ein, dass es von der Luftschraube zerschnitten wurde, wodurch weitere Startversuche unmoeglich wurden. 

Nach 3 Flugversuchen wurde allerdings klar, dass der zweiten Variante zur Auftriebsverbesserung -  dem Bau eines wesentlich groesseren Bauchsegels- der Vorzug zu geben ist. 

Um sicher zu gehen, dass der Flugapparat auch Steigfluege mit dem groesseren Bauchsegel absolviert, soll bei der anstehenden 3. Modifikation der kleinere Power-Schnurrz auf dem Vektormodul dem schubstaerkeren Doppelwhopper weichen.

Mehr Schub durch einen staerkeren Motor und mehr Auftrieb durch eine groessere Kielsegel-Tragflaeche, bei einem Gewichtszuwachs von nur ca. 60g: Es bleibt spannend, die naechsten Flugversuche werden zeigen, ob mit den weitergehenden Modifikationen -trotz der Textilrotoren an Bord :-)) - doch noch Steigfluege realisiert werden können .
Den bisherigen Erfahrungen folgend, wurde in der naechsten Entwicklungsstufe des CANARD-GYROCOPTERS eine neue Steuerung mit dem Schubstaerkeren Doppelwhopper als  Antriebsmotor gebaut. Mit einem leicht modifizierten 10,5" - GWS-Slowfly-Propeller sollte diese vergleichsweise nur 30g schwerere Steuerung genuegend Schub fuer die ganvisierten Steigfluege generieren. Zur Auftriebserhoehung wurde ein neues Rhomboid-Kielsegel ("EDDY"-Segel) genaeht, in dessen gesaeumte Aussenkanten zur Erhoehung der Flugstabilitaet 4mm CFK-Rohr eingelassen wurde. Die Rohre wurden durch Dynamee-Schnur über die Rhomboid-Segelecken verbunden, wobei durch die Dynamee-Schnurverbinder kurze, gedoppeltete  Spanngummis gezogen wurden, die zur Verspannung und Verbindung des Eddy-Segels mit dem CFK-Rohrtragwerk des Fliegers dienen sollten.

Die Zunahme des Abfluggewichtes hielt sich durch diese Baumassnahmen in Grenzen, der Canard-Quattro-Gyrocopter wiegt nun ca. 600g. Allerdings wurde auf das anstecken der beiden vorderen Rotoren bei den folgenden Flugversuchen verzichtet, da ja bereits bei den vorangegangenen Fluegen erkennbar war, dass das Flueggeraet ohne diese 'Brems'rotoren besser fliegen und ein interessanteres Flugbild abgeben wuerde. 
Im Ergebnis wurden alle Annahmen bestaetigt: Mit nur 2 grossen Hauptrotoren und dem doppelt so grossen Eddy-Kielsegel fliegt der Canard-Copter jetzt. Bei windstiller Wetterlage oder im Windschatten grosser Baeume sind jetzt auch Steigfluege realisierbar. Hierbei begeistert der Canard-Copter mit einem unvergleichbaren Flugbild: Er startet zuegig - und verlangsamt sein Tempo  mit zunehmender Rotationsgeschwindigkeit der beiden Rotoren. Hierbei ist er sehr wendig und kann mit geringsten Steuerausschlaegen seiner 3D Zugvektorsteuerung geflogen werden. Die hohe Bremswirkung der Rotoren erfordern fast durchgaengig ein Fliegen mit Vollgas. 

Video der ersten
Steigfluege des 
des CANARD-
Gyrocopters
am 11.6.2008

Nachdem der Canardcopter mit dem grossen EDDY-Bauchsegel und ohne die beiden kleineren vorderen Rotoren das Fliegen gelernt hatte, sollte die Steigfaehigkeit und Wendigkeit des Fliegers eine weitere Verbesserung erfahren. Da als Hauptursache der mangelnden Auftriebs fuer zuegigen Steigflug die 'Bremsrotoren' erkannt waren, sollten diese versuchshalber durch gleichgrosse , blau-schwarze Scheibenrotoren eines Helikopter-Drachens ersetzt werden.  
Die hiermit durchgefuehrten Versuchsfluege ermoeglichten nur so lange einen eigenstabilen flug, wie nicht gesteuert wurde. bei der ersten Steuerbewegung war zu sehen, das die Rotorscheiben sich verbogen - und der EDDY-Copter machte, was er wollte. Mit den frei drehbaren Scheibenrotoren war er schlicht und einfach nicht steuerbar. Auch hier machte 'Versuch - kluch'....
mit je 2 Kabelbindern wurden die Rotoren an ihrem CFK-Rohr-Traggestell und an den 4mm-Verstarkungsrohren des EDDY-Rhombus festgebunden. Erneute Flugversuche zeigten ein erheblich verbessertes Flugverhalten: Stabiler Geradeausflug, hohe Kurvenwendigkeit, zuegiger Steigflug, alles das, was vorher ein wenig vermisst wurde, war jetzt kein Problem mehr.
Allerdings: Der EDDY-Copter ist nach diesen 'Verbesserungsmassnahmen' der erste 2-Rotor-Gyrocopter, der mit angebundenen Rotoren besser als mit frei drehenden... :-))


Erstflug des blauen
EDDY-Copters
mit flachen Scheibenrotoren am 24.6.2008