DG-1000 Turbine
Ausgangssituation
Strahltriebwerke verfügen, im Vergleich zu Kolbentriebwerken, über ein außerordentlich gutes Leistungsgewicht. Ein Segelflugzeug ließe sich deswegen bei geringem Mehrgewicht mit einer Heimkehrhilfe ausstatten, die auch bei hohen Geschwindigkeiten einen guten Wirkungsgrad besitzt.
Zielsetzung
Ausrüsten unseres Schulungsdoppelsitzers DG-1000 mit einer Strahlturbine des niederländischen Herstellers Draline, Modell PSR-T02 (AMT Titan MK-6)
Flugzeug: DG-1000
Die DG-1000 der Akaflieg Karlsruhe ist eines der neusten Modelle des Bruchsaler Segelflugzeugherstellers DG Flugzeugbau. Sie ist vielseitig einsetzbar, z.B. zur Schulung, zum Leistungsflug und zum Kunstflug.
Daten der DG-1000 |
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| Spannweite | 18 m/20 m |
| Flügelfäche | 16,72 / 17,51 m² |
| Flügelstreckung | 19,38 / 22,84 |
| Rumpflänge | 8,66 m |
| Rüstgewicht | 400 / 410 kg |
| max. Fluggewicht | 750 kg |
| max. Flächenbelastung | 44,9 / 42,8 kg/m² |
| Höchstzulässige Geschwindigkeit in ruhiger Luft | 270 km/h |
| Geringstes Sinken (einsitzig) | 0,51 m/s |
| Gleitzahl (Maximalgewicht) | ~ 46,5 |
| max. Wasserballast | 160 kg |
Triebwerk: AMT Titan
Das AMT Titan MK-6 des niederländischen Herstellers AMT wurde für leistungsfähige Großflugmodelle entwickelt, verfügt aber aufgrund der hohen Leistungsfähigkeit über ausreichend Schub, um auch ein Segelflugzeug ohne Probleme in der Luft zu halten. Dieses Triebwerk wurd speziell für unsere Zwecke von der Firma Draline, welche mit AMT zusammen arbeitet, für die Verwendung in einem Segelfugzeug modifiziert und mit einem Splitterschutz versehen. Das Triebwerk passt mit seinen Abmessungen in den schon vorhandenen Motorkasten der DG-1000T und lässt sich somit über eine Kinematik ausfahrbar realisieren.
Daten der AMT Titan |
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| Maximaler Schub | 392 N (40 kg) |
| Verbrauch bei Volllast | 1,4 l/min |
| Abgastemperatur | 780 Grad Celsius |
| Maximaler Durchmesser | 147 mm |
| Länge | 385 mm |
| Trockenmasse | ca. 4 kg |
| Treibstoff | Jet A1 |
Vorgehen und Fortschritt
Zu Beginn des Projekts wurde im Rahmen einer Studienarbeit eine Temperatur- und Strömungssimulation mit dem Strahltriebwerk auf dem Rumpf der DG-1000 durchgeführt. Die DG-1000 wurde mit einem Zusatztank ausgestattet, um die Kraftstoffkapazität des Flugzeugs auf insgesamt 55l zu erhöhen.
Es wurde ein Modell der DG-1000 im Maßstab 1:3,75 und eine maßstäblich dazu passende Modellturbine mit 45N Schub angeschafft. Bei der momentanen Flugerprobung werden Einflüsse des Triebwerks auf die Flugeigenschaften des Modells und den Einfluss des heißen Abgasstrahls auf die Temperatur am Seitenleitwerk erforscht.
Es wurde ein Motorträger für die Turbine entwickelt und gebaut. Der Motorarm wurde uns dabei großzügig von der Firma Wolf Hirth zur Verfügung gestellt. Er verbindet das Triebwerk mit dem Rumpf und kann mittels einer Mechanik ein- und ausgefahren werden, um bei Nichtbenutzung der Turbine einen möglichst geringen Luftwiderstand zu erzeugen. Hierzug nutzen wir von der Firma Linak bereitgestellte Spindeltriebe. Parallel wurde ein 1:1 Modell der relevanten Rumpfpartien der DG-1000 nachgebaut, um Testläufe durchführen zu können.
Das Triebwerk wurde im Dezember 2010 ausgeliefert und wurde im Frühjahr 2011 zusammen mit dem Motorträger in die DG-1000 eingebaut. Hierfür mussten mehrere Modifikationen an der DG-1000 vorgenommen werden. Der Motorraum wurde mit einer feuerfesten Beschichtung versehen und die Sperrhähne für den Treibstoff eingebaut. Auch das Instrumentenbrett wurde um die Komponenten zur Steuerung des Triebwerks erweitert. Die Testläufe des Triebwerks im Stand verliefen sehr erfolgreich.
Zugleich wurde während der Bodentests im Stand die erwartete Temperaturzunahme an der Vorderseite des Seitenleitwerks festgestellt. Deshalb wurde das Leitwerk noch einmal mit Hilfe der Akaflieg Stuttgart nachgetempert. Um die Temperatur während des Fluges überwachen zu können wurde zudem eine Sensorik entwickelt, welche die Temperatur an mehreren Stellen des Leitwerks erfasst, speichert und dem Piloten im Cockpit anzeigt.
Zusätzlich war noch eine Unzahl an kleinen Optimierungen nötig um die DG-1000 für ihren Erstflug vorzubereiten. Dabei war uns die großzügige Unterstützung diverser Sponsoren eine unschätzbare Hilfe. Unser besonderer Dank richtet sich deshalb folgende Unternehmen, welche mit qualitativ höchstwertigen Komponenten einen wertvollen Beitrag für ein erfolgreiches Fortschreiten des Projekts leisteten: Wolf Hirth, LX Navigation, Sennheiser, Becker Avioniks, Linak, Bürklin, uam. Dabei geht ein ganz besonderer Dank an Prof. Wittig vom Institut für Thermische Strömungsmaschinen am KIT, welcher uns unschätzbare Unterstützung zu Teil werden ließ.
Ausblick
Für das Flugzeug wurde beim Luftfahrtbundesamt eine Zulassung unter Annex 2 (u.a. Experimetalflugzeuge) beantragt. Der Erstflug ist für das Sommertreffen der Akademischen Fliegergruppen 2011 angesetzt, auf welchem auch die ersten Untersuchungen des Flugverhaltens erfolgen werden. Dabei wird besonderes Augenmerk auf die Leistung der Turbine (Steigleistung, Reichweite, Leitwerkstemperatur, ...) und die Änderung des Flugverhaltens (Zunahme des Eigensinkens, Änderung am Steuerverhalten, Abkippgeschwindigkeit, ...) gelegt. Unser Pilotenteam wird dabei von den erfahrenen Testpiloten der IDAFLIEG unterstützt.
