Pike Paradigm...

...Ein Leitbild für den GPS Sport

Die unten aufgeführten Shopmodelle sind in unserem Lager vorhanden. Wird ein Modell verkauft, nehmen wir es zeitnah aus dem Shop.

Zudem haben wir Artikel mit der Bezeichnung "Wunschbestellung". Diese Artikel sind dafür gedacht, dass Sie sich Ihr eigenes Modell konfigurieren und bestellen können.

ACHTUNG: Den Rabatt der Sonderaktion berücksichtigen wir bei der Bearbeitung Deiner Bestellung. Also wie immer einfach das "Wunschmodell" bestellen und wir schicken Euch dann eine korrigierte Auftragsbestätigung mit dem entsprechenden Sonderrabatt!

Version	Abfluggewicht	Bauweise
Standard	ca. 4700g	SpreadTow 160g Mittelteil hat eine Extralage C160g
GPS	ca. 4600g	Mittelteil besteht aus Triax AeroST 59g, SpreadTow 160g und einer Extralage C160 Die Aussenflügel bestehen aus Triax AeroST 59g + SpreadTow 80g

Vorwort von Samba Model:

Im Mai 2019 sprach mich Philip Kolb zum ersten Mal auf die Klasse GPS SPORT an und wir entwickelten die Idee, ein GPS-Triangle Sportklassenmodell zu realisieren. Wir diskutierten einige Zeit darüber und entwarfen zwei mögliche Szenarien. Das erste war, die Tragflächen des Pike Precision 2 zu verwenden und dafür ein Mittelteil, einen Rumpf, ein Höhen- und ein Seitenruder anzufertigen (dieser Vorschlag wäre allerdings ein Kompromiss). Das zweite Konzept bestand darin, ein völlig neues Modell zu entwerfen. Wir entschieden uns für die zweite, teurere, aber in jeder anderen Hinsicht bessere Option.

Philip Kolb und Benjamin Rodax, die dieses Flugzeug entwerfen sollten, waren somit durch nichts eingeschränkt und konnten ihre Designfähigkeiten voll entfalten und nutzen. Ende 2020 war der Entwurf des Modells abgeschlossen. Da wir bei unseren letzten Entwürfen mit der FRC-Technologie (Full Rohacell Core) sehr gut vorangekommen sind, haben wir diese Technologie auch für dieses größere Flugzeug angestrebt. So konnten wir die Tatsache nutzen, dass wir bei der Dicke der Tragflächen fast keine Einschränkungen haben.
In FRC-Technologie gebaute Flügel bieten ein weitaus besseres Gewichts-/Steifigkeitsverhältnis als hohlgeformte Flügel und können Torsionsbelastungen auf dünnen Flügeln viel besser aufnehmen. Die Herausforderung für uns bestand jedoch darin, so große Verbundstoffteile in elektrisch beheizten Aluminiumformen herzustellen.
Bei der relativ großen Menge an Kohlenstoff, die verwendet wird, ist es nicht ganz einfach, genaue Teile zu bauen, da sich Aluminium bei Erwärmung ausdehnt und eine bestimmte Art von Kohlenstoff sich zusammenzieht.

Erfreulicherweise haben wir bei der Produktion der Prestige 2 PK, der ebenfalls in FRC-Technologie hergestellt wird, eine Menge Erfahrung in dieser Richtung gesammelt.
Nebenbei bemerkt, sind wir meines Wissens nach vielen Versuchen und Tests die einzige Firma, die es geschafft hat, aus einem reinrassigen F5J-Modell ein F3J-Flugzeug mit voller mechanischer Belastbarkeit herzustellen. Nach dieser Umwandlung hält die F3J-Version der Prestige 2PK einem konkurrenzfähigen Windenstart stand!

Ich freue mich sehr, dass diese Flugzeuge bei der F3J-Weltmeisterschaft 2022 so erfolgreich waren, dass sie den 1. (Martin Rajšner/CZE) und 3. Platz (Jo Grini /NOR) belegten!

Zurück zum Pike-Paradigm-Projekt;

Ich brauche wohl nicht zu erwähnen, dass alle Aluminiumformen auf präzisen CNC-Maschinen gefräst wurden, was für ein Flugzeug mit einer Spannweite von 4,72 m ein erstaunlicher Aufwand war. Letztendlich war es dank der oben erwähnten FRC-Technologie möglich, diesen Flügel mit hoher Streckung und sehr dünnen Profilen bei einem erstaunlichen Verhältnis von Festigkeit und Gewicht herzustellen.
So haben diese Flügel einen Carbon-Schalenaufbau von 390 g/m2 im Mittelteil und die Aussenflügel müssen aus UMS-Carbon gefertigt werden, um eine übermäßige Biegung zu verhindern. Und für den perfekten Einstand des Pike Paradigm gelang es Philip Kolb, mit dem Pike PARADIGM die 1. World Master GPS Sportklasse (Weltmeisterschaft) zu gewinnen. Außerdem wurde Tobias Ebner mit dem Pike PARADIGM Zweiter, was einen phänomenalen Erfolg für uns darstellt.
Beide Flugzeuge waren Vorserienversionen und waren der Konkurrenz bereits gewachsen.
Mittlerweile haben wir die "Lessons Learned" bereits in ein noch ausgefeilteres Layup umgesetzt, das wir Ihnen nun als Standard-Layup anbieten können!

Außerdem arbeiten wir derzeit an einem kostengünstigen Antrieb mit einem Dualsky Außenläufermotor, denn nicht jeder wird den Pike Paradigm primär im Wettbewerb einsetzen. Speziell für die Freizeitfliegerei kann man auch größere Akkus in den Rumpf einbauen. Beim Einbau der Akkus unter der Haubenluke sollte das Gewicht der Akkus 350 - 400g nicht überschreiten. Wenn man große Akkus bis zu 6s 5000mAh verwenden will, kann man diese hinter der Haubenöffnung einbauen, und sie fast bis zur Vorderkante der Flügel schieben. Dies ist notwendig, um einen geeigneten Schwerpunkt zu erreichen.

Darüber hinaus steht die V-Leitwerksversion für den Pike Paradigm kurz vor der Fertigstellung, die natürlich auch für GPS-Dreieckssportwettbewerbe bestens geeignet ist, aber den Schwerpunkt auf das alpine Hangfliegen legt. Überall dort, wo der Landeplatz unwegsam sein kann, ist das V-Leitwerk von Vorteil, um Schäden bei der Landung zu vermeiden. Wir wissen, dass es eine große Gruppe von Piloten gibt, die sich eine solche "Slopemachine" in ihrem Köcher wünschen.

Abschließend möchte ich mich bei den Designern Philip Kolb und Benjamin Rodax bedanken, die dieses großartige Modell nicht nur für die GPS SPORT Kategorie entworfen haben.

Wir wünschen Ihnen nur die besten Erfahrungen mit dem Pike PARADIGM

Samba-Modell TEAM

Detailansichten

Die Aussenflügel sind ähnlich wie bei einem F5J Modell aufgebaut. auch hier werden die Servos möglichst nah zum Rumpf platziert, um die Massen nicht zu weit nach aussen gehen zu lassen.

Der Ballastschacht befindet sich im Flügel und erstreckt sich über die gesamte Länge des Mittelteils. In Summe haben wir acht Stangen á 10mm x 15mm x 230mm. Mit insgesamt 184cm Länge erreichen wir ein maximales Ballastgewicht von 2300g.

Das Höhenruder des Pike Paradigm wird mit zwei Schrauben auf dem Rumpf befestigt.

Die Höhenruderanlenkung wird über die bewährte Messingrohr Steckung realisiert.

Das Seitenruder wird von hinten auf einen Sechskant auf den Rumpf aufgesteckt und mit einem Klebestreifen gesichert.

Hier der Seitenruderanschluss am Rumpf des Pike Paradigm.

Die Leitwerkservos sitzen unter der Tragfläche, um im Rumpf vorne Platz für den Akku zu schaffen. Geplant sind dafür die Servotypen KST A15-1812 oder MKS HV747R.

Vorne im Rumpf ist genug Platz, um entweder einen leichten Akku, oder das notwendige GPS Equipement unter zu bringen. Für die optimale Empfangsqualität ist die Rumpfnase in Glasfaser gebaut. Der Spinnerdurchmesser beträgt 38mm.

Christian Baron hat eine sehr ausführliche Ausbauanleitung für den Rumpf des Paradigm verfasst. Dazu hat er sogar für einige Frästeile die dxf Dateien zur Verfügung gestellt.

Deutsche Bauanleitung

DXF Dateien

Pike Pradigm auf RC-Network

Für die Flächenservos hat SAMBA Models speziell gefertigte Aluminium IDS entwickelt. Das IDS ist für die Servos KST X10 und MKS 6625HBL verfügbar.

Der VM-Twist Spinner ist zusammen mit den VM-Twist Propellern sicher die optimale Spinner/Propeller Kombination. Durch die 10° geneigte Propellerachse, dreht sich der Propeller beim anklappen etwas und liegt somit flacher am Rumpf an.

Bericht von den Konstrukteuren Benjamin Rodax und Philip Kolb:

Seit etwa 2015 entwickelt sich eine neue aufstrebende RC-Segelflug-Kategorie für GPS-Triangle Wettbewerbe und schafft so neue Herausforderungen für den Modellsegelflug. Diese neuen Kategorien sind nicht nur sehr spannend und anspruchsvoll, sie bieten auch ein neues Niveau des Wettbewerbs. Im Vergleich zu den klassischen RC-Soaring-Daueraufgaben muss man die Steigleistung während des Thermikfliegens maximieren, um das Potenzial zu erhöhen, so viel Fläche wie möglich zurückzulegen. Durch den Einsatz von Echtzeit-GPS-Navigation ergeben sich ganz neue Möglichkeiten. Mit Hilfe dieser Navigationstechnologie ist es nun möglich, die Lücke zwischen dem RC-Segelflug und dem Manntragenden Segelflug zu schließen. Dies stellt eine Art Paradigmenwechsel im RC-Segelflug dar. Mit dieser Ausgangsperspektive, ein spezifisches Segelflugzeug für die GPS-Dreiecks-Sportklasse zu entwickeln, haben wir uns erneut mit Benjamin Rodax und Philip Kolb zusammengetan, um unser neues Projekt namens "Pike Paradigm" zu realisieren!

In den folgenden Zeilen können Sie die Grundzüge des Entwicklungsprozesses der beiden Konstrukteure nachlesen:

Für uns spiegeln die GPS-Triangle-Klassen einige wirklich spannende Bereiche der Segelflugoptimierung wider. Mit Navigationsgeräten an Bord der Flugzeuge eröffnen sich neue Horizonte für außergewöhnliche Segelflugerlebnisse. Piloten sind nun in der Lage, von ihren Flugzeugen ein sofortiges Feedback über Sinken/Steigen, Geschwindigkeit und den aktuellen Flugweg zu erhalten. Die On-Board-Navigationseinheit und die Telemetrie sind darüber hinaus eine große Hilfe bei der Optimierung von Einstellungen, z.B. Klappen, Trimmung, an einem RC-Flugzeug. Die GPS-Dreiecksaufgabe selbst stellt eine faszinierende Aufgabe für Wettbewerber dar und verlangt nach außergewöhnlichen Segelflugmaschinen.

Die Entwicklung eines solchen Flugzeugs ist für den Konstrukteur eine reine Freude, da die Leistungen eines Sportklasse-Flugzeugs sicherlich die kleinerer F3X-Flugzeuge übertreffen werden. Moderne GPS-Triangle-Sportklasse-Segelflugzeuge sind echte Allrounder, die fast die Leistung eines Großseglers bieten, aber auch die Fähigkeit, in engen Kreisen zu steigen, ähnlich wie ein F3J-Schiff. Die Höchstgeschwindigkeit eines GPS-Triangle-Sportklasse-Segelflugzeugs kann bei vollem Ballast leicht die Geschwindigkeit von F3B-Flugzeugen übersteigen! Bei einem GPS-Triangle-Sportklasse-Wettbewerb besteht die primäre Herausforderung darin, einen virtuellen Dreieckskurs von etwa 1,7 km Länge so oft wie möglich innerhalb einer Aufgabenzeit von 30 Minuten zu umrunden. Die Startgeschwindigkeit und die Starthöhe sind auf 120km/h bzw. 400m begrenzt. Heutzutage sind die besten Segelflugzeuge in der Lage, das Dreieck 6 Mal in "toter Luft" zu umrunden, und sie benötigen etwa 12 Minuten für diese Aufgabe. Jedem Segelflugpiloten ist sofort klar, dass mit den zusätzlichen 18 Minuten, die er zur Verfügung hat, der eigentliche Spaß beginnt, sobald die Thermik einsetzt. In der GPS-Dreieck-Sportklasse umfasst der durch das Reglement festgelegte Setup-Rahmen die folgenden Hauptparameter:

Maximale Spannweite: 5000mm
Maximales Gesamtgewicht: 7000gr.
Maximale Flächenbelastung 75g/dm²

Mit diesen wesentlichen Randbedingungen ist die Freiheit hinsichtlich der Vielfalt der Gestaltungsmöglichkeiten zwar gegeben, aber auch von einem Parameter dominiert: Um die Kriterien 7000gr. und 75g/dm² Flächenbelastung gleichzeitig zu erfüllen, sollte die Flügelfläche eines GPS-Dreiecksmodells der Sportklasse nicht größer als 93,33 dm² sein. Bei der Konstruktion des Pike-Paradigmas haben wir also berücksichtigt, dass,

die Flügelfläche 93,33 dm² betragen muss (1)
das er einen weiten optimalen Leistungsbereich mit hohem L/D-Verhältnis haben und nicht ein "spitzes" Maximum. (2)
das er außergewöhnlich gut in der Thermik fliegt, um die Steigleistung in der Thermik zu maximieren, da dies der Schlüssel zum Erfolg bei Wettbewerben ist. (3)
das er für die Speedaufgabe schnell fliegen kann * (4)

* Bei jedem Wettbewerb wird eine Geschwindigkeitsaufgabe geflogen, bei der der Teilnehmer den dreieckigen Parcours einmal in der schnellstmöglichen Zeit umfliegen muss. Die Durchschnittsgeschwindigkeiten erreichen dabei bis zu 150km/h (kurzzeitig bis zu 210km/h). Das Flugzeug und der Pilot müssen in der Lage sein, diese Werte zu erreichen, um keine wertvollen Punkte zu verschenken.

Da der erste Faktor (1) für die Entwicklung durch die Regeln vorgegeben ist (93,33dm²wng Fläche), muss der Faktor Nummer 2 etwas genauer untersucht werden. Es ist wichtig zu verstehen, mit welchen Geschwindigkeiten (und entsprechenden CL-Werten) die Sportklasse-Segelflugzeuge hauptsächlich geflogen werden. Untersuchungen von Wettbewerbs- und Übungsflügen zeigen, dass 60% - 70% der Zeit die Segelflugzeuge unter 60km/h (῀16,5m/s) fliegen. Nur etwa 20% - 25% der Flugzeit werden mit Geschwindigkeiten zwischen 60km/h und 90km/h verbracht und nur ein Bruchteil der Flugzeit fliegt schneller als 100km/h. Dieser Bruchteil ist natürlich von Bedeutung, wenn es um die Geschwindigkeitsaufgabe geht, bei der die Punktzahl der Geschwindigkeitsaufgabe bis zu 20% des Gesamtergebnisses ausmachen kann. Nichtsdestotrotz ist das Flugregime Nummer 1, das es zu optimieren gilt, der Bereich zwischen niedriger Geschwindigkeit (Thermik bei hohen Auftriebskoeffizienten) und mittlerer Geschwindigkeit (Gleiten, um eine Strecke zurückzulegen).
Mit diesem Gedanken im Hinterkopf haben wir einen Versuch gestartet, um die optimale Flügelform herauszufinden. So wurden 4 verschiedene "Testflügel" erstellt, um insbesondere die Auswirkungen der Streckung zu vergleichen. Bei einer Flügelfläche von 93,33dm² führt eine Vergrößerung der Spannweite zu einer gleichzeitigen Vergrößerung der Streckung - allerdings auf Kosten einer Verkleinerung der Flügelsehnen. Moderne Baumethoden und Materialien lassen diese Maßnahmen sicherlich bis zu einem gewissen Grad zu, wobei die baulichen Einschränkungen im Auge behalten werden müssen.

Wenn ein Flügel bei gleichem prozentualen Anteil der Profildicke immer schmaler wird, sinkt die effektive Dicke, was entweder zu einer geringeren strukturellen Festigkeit oder zu mehr strukturellem Gewicht führt (höhere Trägheitsmomente). Daher haben wir uns eigentlich gegen einen 6-Servo-Flügel entschieden, da die Flügelspitzen so dünn werden würden, dass ein 10-mm-Servo nicht mehr in die Flügelspitzen passen würde - und wir wollten aus Gründen der Robustheit und Präzision keine 8-mm-Servos in einem 7-kg-Flugzeug verwenden.

Der klare Vorteil von Flügeln mit hoher Streckung ist dagegen, dass sie einen geringeren induzierten Widerstand erzeugen. Bei hohen Auftriebsbeiwerten ist der überwiegende Faktor des Widerstands tatsächlich der induzierte Widerstand! Werfen wir also einen Blick auf die Optimierungsiterationen, die wir durchlaufen haben. Ein Ende war ein Flügel mit einer Streckung von 21. Diese wurde gewählt, um Designs zu repräsentieren, die bereits erfolgreich in GPS-Dreiecks-Sportklassenwettbewerben geflogen werden. Das andere Ende des Spektrums wurde durch einen Flügel mit der maximal möglichen Streckung repräsentiert. Wählt man die maximal zulässige Spannweite von 5000mm und eine Flügelfläche von 93,33dm², so ergibt sich eine Streckung von 26,8 (in den folgenden Skizzen "27" genannt). Die beiden interpolierten Flügel dazwischen wurden mit einer Streckung von 23 und 25 erzeugt.

Skizze 01: Planform-Entwicklung

Skizze 01 zeigt die Grundgeometrie (Draufsicht) der 4 "Test-Flügel" mit

Streckung 21 in blauer Farbe
Streckung 23 in rosa Farbe
Streckung 25 in gelber Farbe
Streckung 27 in grüner Farbe

Bitte beachten Sie, dass alle 4 Flügel die gleiche Flügelfläche haben. Die Testflügel wurden mit einem bewährten Satz von Profilen ausgestattet, die noch nicht für jeden einzelnen Flügel optimiert wurden. In diesem Stadium war es vor allem wichtig, die Auswirkungen der Streckung zu verstehen und zu visualisieren. Später konnte jeder Flügel mit individuell entworfenen Profilsätzen optimiert werden. Die sich daraus ergebenden Polaren (Sinkgeschwindigkeit über Fluggeschwindigkeit) für jeden einzelnen Flügel sind in Skizze 02 dargestellt.

Skizze 02: Vz/Vx Diagramm

Um die Ergebnisse vergleichen zu können, wurde die Flächenbelastung für alle Flügel gleich gewählt, in diesem Fall wurde die maximal zulässige Flächenbelastung von 75g/dm² gewählt. Die Polaren zeigen ganz klar, dass größere Streckungen zu besseren Leistungen bei niedrigeren Geschwindigkeiten führen - unter 18m/s Fluggeschwindigkeit. Im Gegenzug zeigt der Flügel mit der geringsten Streckung eine bessere Leistung oberhalb von 18m/s Fluggeschwindigkeit. Wie bereits erläutert, wurde die höchste Priorität bei der Optimierung für Fluggeschwindigkeiten unter 60km/h gewählt, also unterhalb des gezeigten "Cross-Over-Punktes" von 18m/s. Zusätzlich ist zu erwähnen, dass ein Schirm, der in der Thermik besser / schneller steigt, bei höheren Geschwindigkeiten ein etwas schlechteres L/D ausgleichen kann, da er früher starten kann, um Boden zu gewinnen oder aus einer größeren Höhe, weil er schneller gestiegen ist. Dies sollte natürlich in vernünftigen Grenzen berücksichtigt werden! Die Tatsache, dass die endgültige Streckung von 27 nur einen geringen Gewinn gegenüber dem Flügel mit einer Streckung von 25 brachte, war sehr interessant. Dies machte deutlich, dass eine Skalierung der Streckung eines Flügels keinen linearen Leistungszuwachs bringt. Bei näherer Betrachtung des "On-Design-Bereichs" für Fluggeschwindigkeiten unter 60km/h (Skizze 03) wird auch deutlich, dass eine weitere Vergrößerung der Streckung nicht nur die Spitzenleistung beeinflusst, sondern auch den Bereich des optimalen L/D einschränkt.

Skizze 03: Vz/Vx plots für Geschwindigkeiten unter 60km/h

Nach diesen ersten Berechnungen war klar, dass die optimale Flügelform eine Streckung im Bereich zwischen 23 und 25 aufweisen wird. Mit den hervorragenden Konstruktionsfähigkeiten von Samba Model in Rohacell-Vollkerntechnologie wäre es zweifellos möglich gewesen, den "25er-Flügel" zu bauen, aber wir wollten dennoch einen gewissen Schwerpunkt auf höhere Geschwindigkeiten legen und entschieden uns, die Streckung des Pike Paradigm auf 23,9 zu setzen. Damit sollte es etwas einfacher sein, die strukturelle Herausforderung zu meistern, einen sehr dünnen Flügel mit hoher Streckung zu bauen, während wir immer noch in der Lage sind, ziemlich leichte Flügelspitzen zu bauen, was wirklich hilft, Energie bei Roll- und Giermanövern zu sparen.

Die nächste Aufgabe bestand darin, eine Reihe von Übergangsprofilen für die Tragflächen zu entwerfen. Diese wurden auf die gleiche Art und Weise entwickelt, wie in unserem Artikel über die Konstruktion der Pike Precision beschrieben. Wenn Sie daran interessiert sind, können Sie dies sicherlich auch hier auf der Webseite nachlesen (Pike Precision F3F/F3B - Samba model (f3j.com)). Grundsätzlich wird jedes Profil auf die lokalen Reynoldszahlen an seiner lokalen Spannweitenposition optimiert, um die Leistung zu maximieren. Alle Übergangsprofile müssen daher den gleichen Null-Auftriebswinkel (wichtig für den Hochgeschwindigkeitsflug) und ein sehr ähnliches Verhalten bei Änderung des Wölbklappenwinkels aufweisen.

Darüber hinaus war es für uns sehr interessant herauszufinden, wie die Anforderungen an die Profile in jedem einzelnen Bereich der Auftriebsbeiwerte (unter Berücksichtigung jedes einzelnen Bereichs möglicher Fluggeschwindigkeiten) aussehen. Um dies zu veranschaulichen, betrachten wir die Skizze 04

Skizze 04: L/D über Fluggeschwindigkeit Diagramm

Die Skizze 04 zeigt die Polaren der oben genannten Testflügel. Diesmal ist der Flügel mit der Streckung 27 nicht dargestellt, da er nicht mehr von Bedeutung ist. In dieser Grafik ist das L/D-Verhältnis jedes Flügels über der Fluggeschwindigkeit aufgetragen. Diese Darstellung bietet ein besseres Verständnis der Unterschiede in den Gleitleistungen als die bekannten Sinkpolare. Die wichtigsten Fluggeschwindigkeitsbereiche sind in den grünen Blasen markiert, die damit die Bereiche mit Optimierungsbedarf aufzeigen. Da die Streckung für Pike Paradigm festgelegt ist, lauteten die nächsten Fragen:

"Was sind die Anforderungen an die Tragflächen für jedes bestimmte "Regime" des Fluges, also jeden bestimmten Bereich der Optimierung?"
"Was muss an den Profilen optimiert werden, um die bestmögliche Lösung für jedes vorgesehene "Flugregime" zu erreichen?

Kompakte Antworten auf diese Fragen finden sich in der Skizze 05, wo diese Anforderungen an die Tragflächenoptimierung in den rot markierten Erläuterungen zu jedem Thema angesprochen werden.

Skizze 05: Anforderungen an die Tragflächenoptimierung

Selbstverständlich sollte jeder Optimierungsbereich bei der Gestaltung von Pike Paradigm berücksichtigt werden. Bei dem Versuch, alle Punkte zu optimieren, wird jedoch deutlich, dass sich die verschiedenen Optimierungsbereiche bis zu einem gewissen Grad gegenseitig widersprechen. So lässt sich beispielsweise eine Verringerung des Luftwiderstands im Reiseflugbereich am besten mit sehr dünnen Profilen erreichen, während eine gute Thermikleistung und ein später und sanfter Strömungsabriss eine ausreichende Profildicke erfordern. Aus diesem Grund wurden viele Iterationen berechnet, um die Kompromisse am Ende zu minimieren. Der endgültige Flügel weist nun eine Dickenverteilung von 8,8% an der Flügelwurzel bis 7,0% an der Spitze auf. Um in der Geschwindigkeitsaufgabe konkurrenzfähig zu sein, achtete Benjamin sehr darauf, die laminare Luftströmung vor allem an der Unterseite des Flügels zu verlängern und untersuchte die Entwicklung des laminar-turbulenten Übergangs an der unteren Ecke des laminaren Widerstandsbereichs. Ziel war es, niedrige Auftriebskoeffizienten von weniger als Cl=0,1 mit relativ geringen negativen Klappenausschlägen zu erreichen. Um einen sehr geringen Luftwiderstand im Hochgeschwindigkeitsflug zu erreichen, war es notwendig, die Kontur des Profils so glatt und gleichmäßig wie möglich zu halten. Die oben erwähnten relativ geringen Reflexe helfen dabei, ausgeprägte Knicke in den Profiloberflächen zu vermeiden und dadurch die laminare Luftströmung in Sehnenrichtung über eine größere Länge aufrechtzuerhalten, insbesondere an der Unterseite der Profile.

So haben die Tragflächen des Pike Paradigm eine vergleichsweise geringe Wölbung von 1,7%. In der Konsequenz bedeutet dies, dass für die Geschwindigkeitsaufgabe nur geringe Reflexe notwendig sind und der Pike Paradigm in "Nullklappenstellung" in einer Art "Fast-Cruise-Konfiguration" geflogen wird, die beim Überfliegen der Startlinie möglichst nahe an der zulässigen Höchstgeschwindigkeit von 120km/h liegt. Umgekehrt muss bei normaler Reisegeschwindigkeit ("Normalflugphase") mit etwa +1 Grad positivem Klappenausschlag geflogen werden. Um hohe "L/D-Verhältnisse" und eine langsame Geschwindigkeit für das Thermikfliegen zu erreichen, sind große Mengen an Wölbung notwendig.

Der ideale Aufbau für jede Flugphase ist in Skizze 06 dargestellt:

Skizze 06: Pike Paradigm Flugphasen

Die richtige Einstellung der Wölbklappen ist dabei entscheidend für das Erreichen der besten Ergebnisse. Skizze 06 zeigt nicht nur die Wölbklappenstellungen für die einzelnen Flugphasen, sondern gibt auch eine Empfehlung für die zu verwendende Sturzeinstellung in Abhängigkeit vom jeweiligen Fluggeschwindigkeitsbereich. Diese Zahlen gelten für das voll beladene Flugzeug mit 7,0 kg AUW. Bitte beachten Sie, dass sich diese Geschwindigkeitsbereiche beim Fliegen mit geringerer Flächenbelastung zu etwas langsameren Fluggeschwindigkeiten hin verschieben.

Skizze 07: Flügelgrundrissdetails

Für den Flügel wurde ein Übergang von 13 Profilen entwickelt. Die Profile ersten Grades wurden entwickelt, um die oben genannten Leistungskriterien zu erfüllen. Darüber hinaus wurden zwei Aspekte besonders berücksichtigt

1. Überschneidung von Flügel und Rumpf:
Der Flügel in Rumpfnähe arbeitet nicht in einer sauberen Strömungssituation. Die Flügel-Rumpf-Kreuzung macht es zudem kaum möglich, im Kreuzungsbereich eine laminare Strömung am Flügel zu erzeugen. Um eine übermäßige Strömungsablösung in diesem Bereich zu vermeiden, wurde ein Profil speziell für die dort zu erwartende turbulente Strömung entworfen. Durch einen Übergang über drei Schaufeln wird dann die "turbulente" Wurzelschaufel in die "laminare" Hauptschaufel überführt. Durch diese Maßnahme kann der Interferenzwiderstand, der durch die Flügel-Rumpf-Kreuzung entsteht, stärker reduziert werden, als der Profilwiderstand aufgrund des geringeren Anteils laminarer Strömung am Profil in diesem Bereich erhöht wird, was zu einer Gesamtreduktion des Widerstands führt.

2. Verhinderung von Strömungsabrissen an der Spitze:
Großes Augenmerk wurde auf das Überziehverhalten des Pike Paradigm gelegt. Bei GPS-Dreieckssportwettbewerben ist es in der Regel vorteilhaft, so viel Ballast wie möglich mitzuführen (also möglichst mit vollem Ballast zu fliegen), da eine hohe Flächenbelastung zu besseren Gleitzahlen bei hohen Geschwindigkeiten führt. Aus diesem Grund ist es entscheidend, dass das Flugzeug auch in enger Thermik gut steigen kann, wenn es mit der maximal zulässigen Flächenbelastung geflogen wird. Der entscheidende Faktor in dieser Situation (hohe Querneigung, hohe Flächenbelastung, niedrige Fluggeschwindigkeit) ist die Menge an Auftrieb, die vom Flügel erzeugt werden kann, und die Menge an Auftrieb, die insbesondere von den Außenflügeln des Flügels erzeugt werden kann. Deshalb haben wir sehr darauf geachtet, dass die Tragflügelspitzen des Pike Paradigm sehr hohe Auftriebsbeiwerte erzeugen können und nach Erreichen des maximalen Auftriebs keinen abrupten Strömungsabriss zeigen. Diese Methode geht zwar auf Kosten von zusätzlichem Luftwiderstand im Hochgeschwindigkeitsbereich, gibt dem Piloten aber Sicherheit in engen thermischen Kurven. Dabei sollten wir bedenken, dass ein Durchgang in einem Wettbewerb 30 Minuten dauern kann. 30 Minuten, die manchmal sehr lang sein können, wenn man eine Thermik fliegt, um in der Luft zu bleiben und dann mit der Aufgabe fortzufahren, oder wenn man während des Fluges mehrere Thermiken auf der Strecke fliegt. Schnelle Entscheidungen zu treffen, sich auf die Taktik zu konzentrieren, das Wetter zu beobachten und sich an veränderte Bedingungen anzupassen sowie sich auf den Wettbewerb und das Navigationssystem zu konzentrieren, ist für die Piloten sehr anspruchsvoll und manchmal stressig. Daher sollte man nicht nur auf die Leistungsparameter des Flugzeugs achten, sondern auch dessen Handlingseigenschaften stark berücksichtigen, um die Arbeitsbelastung des Piloten durch die Steuerung des Flugzeugs auf ein Minimum zu reduzieren. Das Pike Paradigm wurde so konzipiert, dass es außergewöhnlich einfach zu fliegen ist. Ein wichtiger Punkt bei der Konstruktion war es, ein Flugzeug zu erhalten, das auf dem Dreieckskurs "geradeaus" fliegt. Um dies zu erreichen, ist die Richtungsstabilität des Flugzeugs von großer Bedeutung. Um eine gute Gierstabilität zu erreichen, ist das vertikale Heckvolumen des Flugzeugs von entscheidender Bedeutung. Das Seitenleitwerksvolumen wird hauptsächlich durch die Länge des Leitwerksarms und die Fläche des Seitenleitwerks bestimmt. Eine Vergrößerung vor allem der Seitenleitwerksfläche erscheint uns für die Gesamtkonstruktion vorteilhafter zu sein. Wenn man den Heckausleger sehr stark verlängert, vergrößert man den "widerstandsintensivsten" Teil des Flugzeugs und erhöht den Luftwiderstand um einen größeren Anteil als durch eine Vergrößerung der Oberfläche des Seitenleitwerks. Letzteres führt zu einer teilweise laminaren Strömung und damit zu einem geringeren Luftwiderstand.

Ein weiterer wichtiger Punkt war, ein Flugzeug zu erhalten, das sehr leicht thermisch zu steuern ist. Ein entscheidender Faktor für dieses Ziel ist eine erhöhte Ruderleistung, die zu einer guten Harmonie der Steuerung um alle drei Achsen führt. Außerdem spielt das Ausmaß der Spiralstabilität bei Thermikflugzeugen eine entscheidende Rolle. Das Ausmaß der Spiralstabilität gibt an, wie steil ein Flugzeug eindrehen und sich von diesem steilen Schräglagenwinkel selbst wieder erholen kann (oder nicht ). Um die Spiralstabilität eines Flugzeugs zu erhöhen, muss entweder der Seitenleitwerkarm verlängert oder der Flächenwinkel vergrößert werden (oder beides). Je nach diesen Konstruktionsparametern kann ein Flugzeug spiralinstabil, neutral oder spiralstabil sein. Für ein Thermiksegelflugzeug, das ausschließlich mit Seiten- und Höhenruder gesteuert wird, ist es vor allem wichtig, dass es spiralstabil ist, um zu vermeiden, dass bei Thermikkurven das Gegenruder eingesetzt werden muss (da kein Gegenquerruder zur Verfügung steht). Bei einem Thermiksegelflugzeug mit Querruder ist die Notwendigkeit einer hohen Spiralstabilität etwas geringer, da der Pilot die erforderliche Menge an Querruder einsetzen kann, um die Kurve zu koordinieren und zu verhindern, dass das Segelflugzeug in die Kurve "hineinrutscht". Nichtsdestotrotz spiegelt eine gewisse Spiralstabilität, selbst bei einem Querruderflugzeug, ein gewisses Maß an wünschenswertem Komfort bei der Steuerung des Flugzeugs wider. Beim Pike Paradigm haben wir uns entschieden, die V-Form zu erhöhen, um das Thermikfliegen zu erleichtern. Aus den oben genannten Gründen wollten wir den Heckausleger nicht zu extrem verlängern. Nicht nur wegen des unerwünschten parasitären Widerstands, sondern auch aus praktischen Gründen des Transports. Die Dihedral des Pike Paradigm ist ähnlich wie bei modernen F5J-Flugzeugen. Aufgrund der großen Spannweite ist der Wert für die Spiralstabilität etwas geringer als bei typischen F5J-Flugzeugen, aber deutlich höher als bei F3B-Flugzeugen. Es muss betont werden, dass die Pike Paradigm trotz der relativ großen V-Form aufgrund der großen Seitenleitwerksfläche perfekt geradeaus fliegt.

Die wichtigsten flugmechanischen Werte sind:

Äquivalenter Dihedralwinkel (EDA): 6,3 Grad
Vertikales Leitwerksvolumen (Vv): 0,028
Horizontales Leitwerksvolumen (Vh): 0.456
Kriterium der Spiralstabilität (B): 2,69

Dies sind die grundlegenden flugmechanischen Faktoren, die die "Handlingeigenschaften" bestimmen. Zusätzliche niedrige Trägheitsmomente tragen positiv zu den Handlingeigenschaften des Flugzeugs bei. Hier sind leichte Schwanzfedern und Flügelspitzen wünschenswert. Mit den Fähigkeiten und der Technologie von Samba Model, die die "Rohacell-Vollkerntechnologie" für alle Flügel und Leitwerke verwenden, kann ein ideales Verhältnis zwischen Gewicht und Festigkeit erreicht werden. Es ist fast unglaublich, dass kein zusätzliches Nasengewicht erforderlich ist und schwere Motorakkus sogar deutlich in Richtung der Flügelvorderkante geschoben werden müssen, um einen geeigneten Schwerpunkt zu erhalten.

Das Fliegen mit dem Pike Paradigm ist eine reine Freude und wir sind sehr froh, dass wir dieses Unterfangen zusammen mit Samba model unternommen haben. Das Modell erfüllt alle Anforderungen und liefert seinem Piloten eine Maschine von höchster Leistung mit einem extrem breiten Einsatzbereich. Vom "Randbereich" der F5J bis hin zu Geschwindigkeitsleistungen, die über die von F3B-Flugzeugen hinausgehen. Nach fast 4 Monaten Flugzeit wurde klar, dass der Pike Paradigm das meistgeflogene Flugzeug in meinem Köcher ist. In Wettbewerben kann er absolut mit der Konkurrenz mithalten. Die Geradeaus- und Hochgeschwindigkeitsleistung ist vergleichbar mit anderen Wettbewerbsflugzeugen, aber wir würden sagen, dass der Pike Paradigm einen kleinen Vorteil beim Thermikfliegen hat! Natürlich sind diese vielseitigen Modelle nicht nur auf die Bedürfnisse und Wünsche von GPS-Dreieckspiloten ausgerichtet. Besonders Piloten, die gerne Hochleistungsmodelle fliegen, egal zu welchem Anlass, werden mit dem Pike Paradigm zufrieden sein. Für unwegsames Gelände wie z.B. an hochalpinen Hängen entwickeln wir gerade eine V-Leitwerksversion, die mit Hilfe des Modells Samba hoffentlich für die Pistensaison 2023 verfügbar sein wird.

Benjamin Rodax & Philip Kolb

Bilder

Videos

Rumpfeinbauten by Philip Kolb

Jo Grini auf der Gerlitzen

Jo Grini in Slovenien

Jo Grini Zuhause bei -11° :-)

Jo Grini mit den ersten Flügen

Motor Setups

Komponente	Ausführung
Motor	Schambeck Powerline 1930/9
Regler	YGE 95LVT
Spinner	VM Pro Twist 38/6
Prop	VM Pro Twist 18x11
Akku	6S/2200mAh

Komponente	Ausführung
Motor	Leomotion L4023-2400 PG32 6,7:1
Regler	YGE 95LVT
Spinner	VM Pro Twist 38/6
Prop	VM Pro Twist 18x11
Akku	6S/2200mAh

Komponente	Ausführung
Motor	Dualsky XM4255EA-12 V3 + shaft extension MFE-42 G2
Regler	YGE 95LVT
Spinner	VM Pro Twist 38/6
Prop	VM Pro Twist 18x11
Akku	5S/2200mAh