Airbus Cargo Drone Challenge - VTOL Canard/Tandem Wing 5m

[weeky]

Hi,
wir (3 Luftfahrtingenieure aus Berlin) haben im Zuge der Airbus Cargo Drone Challenge von Airbus/Localmotors ein erstes Konzept für ein VTOL Flugzeug entwickelt. Leider gibt es sehr viele Requirements/Restrictions die es nicht sehr leicht gemacht haben, das Optimum für das Design zu finden. Dazu gehören:

• mind. 4 Rotoren nur für den Senkrechtstart/Landung. Fixed Pitch und NICHT schwenkbar
• 1 Rotor für den Horizontalflug
• 25 kg MTOW
• 100km/5 Kilo Payload und 60km/3kg Paylod mit 10 m/s Headwind (Gust)
• vorgegebene Komponenten für FCC/Airdata/Communication
• Payload zwingend im CG
• Parachute und Launcher als Safety-Feature
• keine Schubvektorsteuerung
• Spannweite <= 5m
• kein Teil größer als 2m

Wir haben uns für einen Tandem/Canard entschieden und haben uns am Ende aus Gründen von Fertigbarkeit, Stabilität, Wartbarkeit und Fliegbarkeit auf folgende Konfiguration festgelegt:
https://localmotors.com/Flugwerk/vkd-1/




Wir haben Flugmechanik und Aerodynamik untersucht um Abschätzungen für die Leistungsberechnung zu treffen. Im Zuge der Entwicklung wurde auch ein Flugregler ausgelegt um mit dem flugmechanischen Modell eine weitere Leistungsberechnung durchzuführen.
Entwickelt wurde alles mit eigenen Tools zur Aerodatenberechnung und Leistungsabschätzung und konstruiert in SolidWorks.

Leistungsdaten werde ich noch posten.

Wer daran interessiert ist, unter Files gibt es ein PDF mit allen Daten, Komponenten, Aerodynamischen Beiwerten und der Design Description. (werde ich aber nochmal einzeln hier hochladen)



Und hier ein Video zu unserem Flugmechanischen Modell/Regler (eingebunden in Flightgear):

https://www.youtube.com/watch?v=cyUt2B_6o8k

Was haltet ihr davon? Gibt es Kommentare, Fragen, Anregungen?


Die tatsächliche Umsetzung muss wegen Kosten erstmal auf sich warten lassen, trotzdem ist geplant erstmal ein einfaches 1:2 Modell zur bauen um das Konzept darzustellen. Vielleicht dazu ein paar Anregungen aus welchen Materialien das am Besten wäre? Ich dachte an EPP + Plastik für die Röhren um das ganze möglichst einfach zu gestalten. Ansonsten wäre eine Holz-Spanten-bauweise wohl angebracht, mit gefrästen Teilen?

Gruß
weeky

 

[Cyber-Trash]

Hi , ich bin kein Luftfahrtingieneur , aber habt ihr mal getestet , wie effizient es ist , dass die Motoren im ,,Doppelrumpf,, montiert sind ? ist ja schätzungsweise 30% Fläche die dadurch verdeckt wird ....

Und was mit auffällt ist , dass der Propeller für den Vorwärtsflug sehr klein ist hat das einen speziellen Grund ? Soll der Flieger z.b. auch ,,normal,, starten ?

Aber sehr sehr interessantes Projekt

Grüsse Cyber-Trash

 

[weeky]

Hi,
ich hatte vergessen noch ein paar Designaspekte zu nennen:
normaler Start ist nicht zwingend notwendig, normale (Emergency) Landung hingegen ist vorgesehen. Der Propeller hinten ist 20"x8" um für den notwendigen Schub (1,7 kg, Gleitzahl ~ 15) im Horizontalflug zu sorgen. Die Effizienz beim Senkrechtstart ist nicht primär, die 4 Motoren werden im Horizontalflug abgestellt. Unser Hauptaugenmerk lag eher darauf, die doch großen Props im Horizontalflug (zumindest ein wenig) aus der Anströmung zu halten. CFD haben wir nicht gemacht. Wir haben das ganze eher als Möglichkeit gesehen uns von der Konkurrenz zu unterscheiden.

Ein weiterer Vorteil in den Röhren liegt darin, dass man durch die Röhren und die Flügelteile dazwischen einen rechteckigen Rahmen legen kann, an welchem alle Punktkräfte angreifen (Horizontal und Vertikalschub, sowie Fahrwerkskräfte) und an den Verbindungsstücken die Biegemomente aufgenommen werden können.

Zusätzlich ist vielleicht noch zu sagen, dass die Auslegung als "Copter" für uns auch neu ist, wir haben uns primär auf die Flugmechanik vom Flächenflieger konzentriert.

Gruß

 

[brandtaucher]

Kommt mir bekannt vor:

http://www.homebuiltairplanes.com/f...here-ever-been-homebuilt-vtol-airplane-2.html

 

[kuvera]

die größe der 4 Props ist ziemlich sicher zu klein, um den Schub für den Senkrechtstart hinzukriegen

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[Smartphone]

Alles ganz nett - Warum hat Airbus es nötig per "Challenge" zu agieren , statt hochqualifizierte Dipl.-Ings EINZUSTELLEN .
zu einem btw Einstiegsgehalt von >80000 Euro pA .

dann stünden all die Problemchen der zB Finanzierung nicht im Raum . Wieso beantragt Ihr keine Fördermittel oder läuft das wie bei mir vor über 10 Jahren - als es heiß :es sei nicht tragfähig ..... ( man beachte das Wortspiel )

Wir sehen in der Presse, daß keine substantiell tragfähigen Konzepte auch nur aus dem Quark des Desintegrierens herauskommen. Woran das wohl liegt ..... Nur so als Tipp : Baut mal ein paar ( dutzend , besser hundert(e) ) normale Modellflieger, um Konzepte besser
einschätzen zu können . Das billigste sind btw Papierflieger, die einem Fundamentalkenntnisse vermitteln ,die ein Studium
nicht bieten und Fremdgeschriebene Computerprogramme schon gar nicht .

Das Konzept beinhaltet einige "Stockfehler" - die Ursachen wären aus dem Stand erklärbar ..... Aber ich will euch ja nicht davon selbst zu arbeiten ( statt in Foren nur abzugreifen ) das Ding wird so - speziell mit Payload NIE aus dem Schwebmodus
rauskommen , ein bestenfalls Schönstwettermodell ohne Transitionsreserven . Solch ein Carrier ist keine DG1000 , Speedcanard oder so ....


Nicht nur Airbus hat es seit im Grunde 20 Jahren verpennt cumtempore die richtigen Leute "im Stall" zu haben. Und das sieht man allerorten dort .....

Wir sehen das ja schon überdeutlich beiden normalen Multicoptersystemen , wie man konsequent die Macher verdrängt hat und eben nur ein militärgepamperter Ableger
noch wirklich aktiv ist

Auch wenn es hart ist liebe Berliner, Ihr habt das falsche studiert bzw seht zu, Auszuwandern - schnellstens !!
oder werdet Beamte - Die Polizei sucht Kommissare .... Hauptsache die Rechtschreibung stimmt.

Sagt einer mit Doppelstudium an der RWTH , usw pp Der schon hunderte Flugmodelle aller Designvarianten realisiert hat.
Überlegt euch mal , warum zB ich, also einer mit DER Erfahrung an solchen "Challenges" nicht teilnimmt.

 

[alf-1234]

Mal eine Frage

Was ist aus dem Entwurf für den Airbus Cargo Drone Challenge geworden?
War das nur ein theoretisches Gedankenspiel oder hat da mal ein Modellbauer Hand angelegt und etwas gebastelt?
Interessiert mich einfach nur.