DuckHawk
Titelstory

DuckHawk

von Georg Staub
9
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DuckHawk

von Georg Staub
9

Seit Jahrzehnten werden in Deutschland sehr leistungsfähige Segelflugzeuge entwickelt und in grosser Anzahl in Composite-Bauweise produziert. Aber auch in anderen Ländern haben findige Köpfe zumindest ebenbürtige Flugzeuge konstruiert. Da sie Unikate blieben oder nur in wenigen Exemplaren hergestellt wurden, fanden sie in der Segelfliegerwelt kaum Beachtung. Ein solcher «Exot» ist der in Amerika entstandene DuckHawk. Zwei Exemplare dieses Wanderfalkens fliegen als Modelle in der Schweiz.


Die am Municipal Airport von Bend, Bundesstaat Oregon, niedergelassene Firma Windward Performance Ltd hat sich seit Jahren der Konstruktion und dem Bau von sehr unkonventionellen Segelflugzeugen verschrieben. So war sie massgeblich am Bau des Perlan-2-Gliders beteiligt, welcher mit einer Druckkabine für zwei Piloten ausgerüstet ist und im Wellensegelflug bereits eine Rekordhöhe von 23000 Meter über Meer erreicht hat.

Eine weitere höchst interessante Konstruktion dieser Firma ist das einsitzige Rennsegelflugzeug DuckHawk, laut Werksangaben das schnellste Segelflugzeug der Welt. Es besteht praktisch vollständig aus Carbonfaser-Prepreg-Komponenten, welche im Autoklav in Negativformen unter hohem Druck «gebacken» wurden. Bis 2016 sind lediglich vier Exemplare dieses 15-m-Seglers gebaut worden. Die stärkste Version DuckHawk VNX wiegt leer nur 208 kg und ist für eine Höchstgeschwindigkeit von 416 km/h und Beschleunigungen von +11/-9 g ausgelegt. Das Einziehfahrwerk und die durchgehenden Flaperons, welche als Querruder und als Wölbklappen arbeiten, werden elektrisch angetrieben. Der Konstrukteur Greg Cole wollte mit der DuckHawk ein hochfestes Segelflugzeug realisieren, das für lange, schnelle Distanzflüge im dynamischen Segelflug geeignet ist. Es ist nicht bekannt, ob diese Flugtechnik, mit welcher Albatrosse ohne einen einzigen Flügelschlag lange Distanzen über dem offenen Meer zurücklegen, mit einem DuckHawk jemals praktiziert worden ist. Ein gemütlicher Segelflug kann es jedenfalls nicht gewesen sein, da der Pilot auf dem wellenartig verlaufenden Kurs ständig wiederkehrenden Beschleunigungen von 3 bis 3,5 g ausgesetzt wäre.

Gerade mal einen Monat nach seinem Jungfernflug bewies der DuckHawk-Prototyp an den amerikanischen Open Class Nationals im Juni 2012 seine übertragenden Schnellflugeigenschaften, als er im Endanflug zum Minden Airport eine atemberaubende Aufholjagd an den Tag legte. Als ein von Richard Walters gesteuerte Arcus-Doppelsitzer in hohem Tempo die letzten neun Meilen in Angriff nahm, lag der DuckHawk, mit National Champion Chip Garner im Cockpit, noch eine gute Meile zurück. Ein beruhigender Vorsprung für den Arcus, würde man meinen. Doch dann fuhr Chip Garner die Klappen in die Negativstellung, gab mächtig Gas und schaffte das schier Unglaubliche. Unmittelbar an der Pistenschwelle holte der DuckHawk den Arcus ein, obwohl beide Segler denselben Gleitpfad eingehalten und demzufolge praktisch identische Auf- und Abwindverhältnisse angetroffen hatten. Um den Arcus einholen zu können, musste der DuckHawk 15 bis 20 Knoten schneller fliegen, ohne dabei mehr als sein Konkurrent an Höhe zu verlieren.



Liebe auf den ersten Blick

Als eingespieltes Team haben Richi Oberholzer und ich schon mehrere Segelflugzeuge gemeinsam nachgebaut, die unseres Wissens bis dahin noch nicht in Modellgrösse geflogen waren, so unter anderem Diana 1, Diana 2, SB 14 und Jonker JS 1. Das Fliegen mit diesen im Massstab 1:3,5 gehaltenen Modellen macht immer wieder Spass und beschädigt bei jedem Flug für den grossen Bauaufwand. Doch irgendwann ist die Zeit wieder einmal reif für etwas Neues. Als wir im Herbst 2014 auf den uns bis dahin unbekannten DuckHawk stiessen, war es sofort um uns geschehen. Dieser unkonventionell geformte amerikanische Wanderfalke (oder Entenhabicht, wie er in seinem Heimatland auch bezeichnet wird) sollte unser nächstes Winterprojekt werden. Sein Cockpit ist im Vergleich zum hinteren Rumpf, Leitwerk und Flügeln auffallend voluminös, weshalb auch ein mit Budweiser und Hotdogs gut ernährter Amerikaner problemlos darin Platz findet. Das Kreuzleitwerk mit hoch positioniertem Höhenleitwerk, die zugespitzte Seitenleitwerksflosse mit starker Rückpfeilung, der elliptische Flügelgrundriss und das Fehlen von Winglets sind eine Reihe weiterer Merkmale, die dem Segler ein auffälliges und einmaliges Aussehen mit hohem Wiedererkennungspotenzial verleihen.



Das Konzept

Bei der Konzeption des Modells im Massstab 1:3,5 konnten wir weitgehend auf unsere Erfahrungen zurückgreifen. Da der hochgestreckte elliptische Flügelgrundriss jenem der bestens bewährten Diana 2 sehr ähnlich ist, waren keine aerodynamischen oder bautechnischen Probleme zu erwarten. Die Flügeltiefe wurde zugunsten einer vernünftigen Flächenbelastung und einer besseren Profilleistung ein wenig erhöht. Die Flächen des Seiten- und Höhenleitwerks mussten dagegen um rund zehn Prozent vergrössert werden, damit eine ausreichende Flugstabilität sichergestellt ist. Für die Profilierung griffen wir auf unser Tragflächenprofil GS1 zurück, welches sich bei der Diana 2 und anderen Modellen bestens bewährt hatte. Da unser DuckHawk, wie sein Vorbild, eine Rennmaschine werden sollte, hielten wir die Profildicke so gering wie möglich. Mit 10% an der Wurzel und abnehmend bis auf 7% am Flächenende ergab sich eine Profilhöhe, die einen Hauptholm mit vernünftigem Carbon-Anteil ermöglicht und den Einbau von drei 8- und 10-mm-Flächenservos innerhalb der Profilkontur gerade noch zulässt. Bezüglich Klappen hielten wir uns nicht ans Original. So verzichteten wir auf die Störklappen an der Oberseite und teilten die Flaperons bei einem Modell auf zwei und beim anderen auf drei Klappen pro Flügel auf.



Arbeitsteilige und gemeinsames Bauen

Einmal mehr baute Richi in kurzer Zeit ein makelloses Rumpfpositiv. Sehr viel Formengefühl war gefragt, denn es standen nur eine kleine Dreiseitenansicht und ein paar Fotos zur Verfügung. Gemeinsam laminieren wir die Rumpfform, wie immer ein elender Krampf. Doch letztendlich zählt das Resultat. In Rekordzeit produzierte Richi die Rümpfe.

Ich kümmerte mich um die Detailkonstruktion der Flügel und Leitwerke. Die Tragflächen entstanden in der bewährten und schon mehrfach beschriebenen Sandwichbauweise (MFS 2/2010). Da der elliptische Grundriss möglichst genau eingehalten werden sollte, gestaltete sich das Schneiden der Styroporkerne etwas aufwendiger als sonst. Jeder Flügel ist aus neun Flügeltrapezen zusammengesetzt. Demzufolge waren 20 Schneideschablonen (je eine für die Ober- und Unterseite) erforderlich, die ich nach alter Väter Sitte in analoger Technik mit der elektrischen Laubsäge herstellte. Unter der 0,6-mm-Abachi-Beplankung ist eine gehörige Menge Carbonfasern untergebracht. Ein Biaxgewebe von 90 g/m2, im Winkel von +/-45° auflaminiert, umhüllt die D-Box und alle Flügelklappen. Der Holmkern aus Rohacell 51 steckt in einem Flechtstrumpf von unterschiedlicher Wanddicke. Die Hauptholmgurten sind, mit 26 Rovings (24 K) an der Flächenwurzel und einem Roving am Flächenende, so dimensioniert, dass sie den Biegebelastungen im Flug sicher standhalten, aber dennoch auch eine schöne Durchbiegung zulassen. Gefinisht wurden die Flächen mit Glasgewebe von 49 g/m2, ebenfalls diagonal aufgebracht, und einer 2-K-Grundierung auf PU-Basis. Einmal mehr verpasste Andi Schwerzmann den Modellen eine meisterhaft aufgebrachte leichte 2-K-Spritzlackierung, die in wenigen Stunden auf Hochglanz poliert war. Flugfertig wiegt ein Flügel nur 928 Gramm.



DuckHawk 1:3.5
Spannweite/ envergure:428 mm
Rumpflänge/ longueur du fuselage:181 mm
Flügelfläche/ surface alaire:69,1 dm2
Gewicht/ poids:5750 g
Flächenbelastung/ charge alaire:83 g/dm2
Profil/ profil:GS 1 10% → 7%
Motor/ moteur:Leomotion 3031-2400 mit Getriebe
Propeller/ hélice:RF 17×10
Akku/ accu:6S1P 3,7 Ah


Das Ding fliegt, und wie...

Bereits im Mai 2015 durfte mein DuckHawk zu seinem Jungfernflug antreten. Schwerpunkt und EWD stimmten von Anfang an. Sofort fühlte ich mich mit dem Flugzeug vertraut. Es beherrscht das ganze Repertoire zwischen lammfromm langsamem und falkenmässig schnellem Fliegen sowie, als einziger Grosssegler in meinem Arsenal, auch eine perfekte Vrille.

Offensichtlich sind die quirligen Flugeigenschaften des Modells jenen des Originals sehr ähnlich. Deshalb seien hier zusammengefasst die Eindrücke wiedergegeben, welche der Pilot Daniel Sazhin nach einem ausgedehnten Streckenflug mit dem DuckHawk über 400 km in der Umgebung des Blairstone Airport, New Jersey, berichtete: «Der Gleiter macht absolut alles, was der Pilot will. Es gibt keinen Kampf gegen das Flugzeug. Das Handling in allen Geschwindigkeitsbereichen ist grossartig. Der Segler nimmt die Thermik bei positiven Flaps gut an und lässt sich dabei sehr langsam mit 40 Knoten (74 km/h) fliegen. Werden die Klappen mittels des am Steuerknüppel angebrachten Schalters negativ gestellt, beschleunigt das Flugzeug sofort auf 160 Knoten (rund 300 km/h), worauf es wie eine Rakete in den Himmel schiesst.» Daniel Sazhin war verblüfft, wie die computergestützte elektrische Steuerung die Position der Flaps laufend und automatisch den Verhältnissen optimal anpasste. Seinen Bericht schloss er mit folgender Bemerkung ab: «Den DuckHawk zu fliegen war ein absoluter Genuss und es wäre mir eine Ehre, ihn wieder fliegen zu dürfen.»



Der Begeisterungsfunk springt zurück

Anfang Juni 2015 berichtete ich in einem kurzen E-Mail an Windward Performance Ltd über unseren Nachbau des DuckHawk, schwärmte von seinen guten Flugeigenschaften und fügte einige Bilder bei. Gleichtags kam schon eine Antwort. Man war begeistert und fragte nach technischen Details. Es stellte sich heraus, dass der Chefkonstrukteur Greg Cole ebenfalls Modelle fliegt. Er war sichtlich enttäuscht, dass er kein DuckHawk-Modell von uns beziehen konnte. Er machte uns auf sein aktuelles Projekt, das zweisitzige Reiseflugzeug GosHawk, aufmerksam, welches mit den Flächen des DuckHawk und einem Elektroantrieb in der Rumpfspitze ausgerüstet ist und kurz vor dem Erstflug stand. Greg Cole schlug uns vor, auch dieses Flugzeug nachzubauen. Ein wenig stolz und verlegen wurde ich schon, da ich diese Weiterentwicklung teilweise schon vorweggenommen hatte. Mein DuckHawk war nämlich von Anfang an mit einem elektrischen Frontantrieb ausgerüstet...



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