Akaflieg Karlsruhe beim...

...Forschen Bauen Fliegen!

Segelfliegen
•	Fasziniert und verbindet die Interessen der Gruppe.
•	Die Akaflieg Karlsruhe fliegt auch mit eigenentwickelten Segelflugzeugen, um Flugleistung, Konstruktion und Forschungserfolge zu erproben.
• 	Unsere ehrenamtlichen Fluglehrer sorgen für eine fundierte Ausbildung in Theorie und Praxis.
•	Beim Flug werden Aufwinde genutzt um Höhe zu gewinnen. Diese wird wiederum in Strecke umgewandelt. Erfahrung und gute Vorbereitung sind daher wichtig für einen erfolgreichen Flug.
•	Segelfliegen ist bei verantwortungsbewussten Betrieb ein sicherer und sauberer Sport.
•	Vom Rundflug über Karlsruhe, Streckenflügen von mehreren Hundert Kilometern und Kunstflug bis hin zum Alpensegelflug ist alles möglich.

Die Akaflieg
•	Ist eine Akademische Hochschulgruppe und eingetragener Segelflugverein unter dem bundesweiten Dachverband Idaflieg.
•	Gemeinsam haben wir uns zum Ziel gesetzt, Studierenden die Möglichkeit zu bieten Forschung zu betreiben und den Flugsport auszuüben.
•	Daher das Motto: „Studenten forschen, bauen, fliegen!“
•	Fluglager und gemeinsame Grillabende stärken den Zusammenhalt der Akafliegs in ganz Deutschland. Austausch und Unterstützung bei Forschung und Projekten bieten eine breite Wissensbasis.
• 	Der umfangreiche Flugzeugpark mit zwei Doppelsitzern, 4 Einsitzern (davon 3 Prototypen der Akaflieg) und einer DR-400/180 Remorqueur (180 PS) machen die Akaflieg zum attraktiven Verein für Studenten.
•	Mitglieder und Interessenten leisten jährlich mindestens 300 Arbeitsstunden, die in Form von selbständiger Arbeit in Projekte und Pflege des Flugparks investiert werden.  (WS: 30 h/Mon, SS: 20 h/Mon).

Studium und Akaflieg
•	Die Mitglieder setzen sich zusammen aus Studenten verschiedenster technischer Fachrichtungen, hauptsächlich des Karlsruher Instituts für Technologie.
•	Vielfältige und spannende Aufgaben an zahlreichen Projekten bieten die Chance viel zu lernen und eigene Ideen einzubringen.
•	Schwerpunkte liegen auf Konstruktion, Bau und Erprobung von Segelflugzeugen, Instrumenten und Antriebssystemen, sowie der Weiterentwicklung von Sicherheitsstandards im Sport.
•	Erfahrungen und nützliche Qualifikationen wie Teamwork, Projektplanung, Zeitmanagement und handwerkliche Fertigkeiten können neben dem Studium erlangt werden.
• 	In unserer Werkstatt besteht die Möglichkeit, den Umgang mit modernen Werkstoffen und mit Maschinen zu erlernen.
•	Forschungsarbeiten an Projekten werden oftmals als Studien- oder Abschlussarbeiten von Lehrstühlen, Instituten oder Unternehmen betreut.
•	Ein Netzwerk von Kontakten weit über den Unibetrieb hinaus ist uns wichtig. Daher freuen wir uns über erfolgreiche Zusammenarbeit mit Unternehmen aus verschiedensten Industriezweigen.

Da... na da hinten!

Wasser tanken in die ASG-29

Rettungsaktion endet im Matsch

Kumpels unter sich....

Welle fliegen

Schäften am Winglet

Gute Aussicht auf das Karlsruher Schloss

Lackierarbeiten

2 Tonnen Zementsäcke gegen einen Angstsack Mandeln

Großreparatur am DG-500 Rumpf

Schnell noch was flexen

Ein neues Kunststoffseil für die Akaflieg-Winde

Zweiter Erstflug AK-8

Interessentenwerbung auf dem Flugplatz

Ganz schön was los!

Landung mit der DG-500

SG 38 fliegen

Erstflug des DG-1000 Modells mit Turbine

F-Schlepp im Schnee

Auf dem Weg ins Pflingstlager - der Sammelkreisel

E-Turbo

Nachrüstbarer Elektroturbo-Antrieb

Das E-Turbo Projekt beschäftigt sich mit der Entwicklung einer externen Antriebshilfe, die im Bereich des Segelflugs eingesetzt werden kann. Das Projekt ist bereits weit fortgeschritten und kann erste Erfolge mit dem Bau eines Prototyps verzeichnen. Das Ziel ist es, einen einfach nachrüstbaren Turbo für Flugzeuge zu entwickeln, welcher im Verhältnis zu standardmäßig eingesetzten Zweitaktmotoren eine deutlich höhere Zuverlässigkeit aufweist.

Konstruktion und Bau der Formteile
Bei der Konstruktion der Luftschraube und dessen Befestigung am Rumpf entschied man sich dazu, vorhandene Befestigungsmechanismen zu nutzen, um den Rumpf nicht unnötig zu verändern und aufwändige Zulassungsverfahren zu vermeiden.
Ergebnis ist ein Gehäuse, welches Regler und Motor enthält, und an der Schleppkupplung befestigt werden kann. Um die Anströmung im Segelflugbetrieb nicht negativ zu beeinflussen, ist die Aufsatzform der Rumpfspitze stark nachempfunden und liegt passgenau an. Die Luftschraube sitzt auf dem Gehäuse und gleitet im ausgeschalteten Zustand durch den Luftwiderstand auf eine Einrastposition, in der die Propellerblätter umklappen und sich in das Motorgehäuse integrieren.

Einbau in der Rumpfspitze
Vorteile
•	kein großer Eingriff in die Rumpfstruktur nötig
•	kein / geringer Ausfahrmechanismus des Triebwerks
•	einfach realisierbar
•	geringes Mehrgewicht im Rumpf
Nachteile
•	Bugkupplung in der Nase nicht mehr nutzbar
•	Staurohr muss verlegt werden
•	evtl. zusätzlicher Luftwiderstand durch die Luftschraube im Segelflug

Motor und Elektronik
Um die Zuverlässigkeit und  Sicherheit zu steigern wird nicht, wie üblich auf einen standardmäßig eingesetzten Zweitaktmotor zurückgegriffen, sondern ein Elektro-Außenläufermotor genutzt. Damit kann auf brennbare Flüssigkeiten im Rumpf verzichtet werden. Ob der Motor zuverlässiger anspringt, wird sich in der Erprobung zeigen. Erfahrungswerte in anderen Bereichen lassen jedoch eine optimistische Erwartung zu. Heikle Außenlandungen könnten so vermieden werden.
Weitere interessante Steuer- und Überwachungselemente befinden sich zur Zeit noch in Entwicklung. Ein Display im Cockpit soll für einen kontrollierten Einsatz des neuen Antriebs sorgen. Die Anzeige wird zunächst die Temperatur an verschiedenen Messpunkten z.B. im Motorgehäuse und Drehzahlen des Rotors wiedergeben. Weitere Messparameter können jedoch bei Bedarf integriert werden.
Herausforderungen:
Für die Stromversorgung ist ein Lithium Polymer Akku vorgesehen, der, um den Schwerpunkt nicht zu verschieben, im Rumpfhinterteil untergebracht wird. Daher müssen Kabel und Stecker im gesamten Rumpf verlegt werden. Mit Hilfe von parallel geschalteten Kupferkabeln soll nun geklärt werden, ob die Antriebseinheit einwandfrei anläuft und den Belastungen eines Dauervolllastbetriebs standhält, ohne sich zu stark zu erhitzen.

Technisch Daten zum E-Turbo
Motortyp | Außenläufer
Nenndrehzahl | 3500 U/min
Akkutyp | Lithium Polymer Akku
Nennleistung | 15 kW
Nennspannung | 50 V
Nennkapazität | 120 Ah
Laufzeit | ca. 20 min
Durchschnittliches Steigen | 1 m/s
Erwartete Höhenüberbrückung | ca. 1200 m

Vergleich mit Zweitaktmotoren
Vorteile
•	wartungsarm (bürstenlose Motoren sind, bis auf die Lager, wartungsfrei)
•	sehr hohe Zuverlässigkeit des Elektroantriebs
•	kein brennbares Benzin nötig
•	umweltschonend und deutlich effizienter
•	sehr wenig Lärm
•	weniger Vibrationen
•	wenig Gewicht
Nachteile
•	geringe Reichweite
•	hohes Gewicht der Akkus
•	leicht entflammbare Lithium Akkus im Rumpf

DG-1000 Turbine

Segelflugzeug mit Strahltriebwerk (DG-1000J)

Ausgangssituation
•	Strahltriebwerke verfügen, im Vergleich zu Kolbentriebwerken, über ein außerordentlich gutes Leistungsgewicht und ein geringeres Bauvolumen. Ein Segelflugzeug lässt 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 ausfahrbaren 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.
•	Technische Daten:

Daten der DG-1000
Kennzeichen (Wettbewerbskennzeichen) | D-KAKA (KJ)
Spannweite | 18 / 20 m
Flügelfläche | 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

links: DG-1000J beim Erstflug, im Hintergrund das Chaseplane rechts: Betankung vor dem Erstflug

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 wurde speziell für unsere Zwecke von der Firma Draline, welche mit AMT zusammen arbeitet, für die Verwendung in einem Segelfugzeug modifiziert und u.a. mit einem Splitterschutz versehen.
• Das Triebwerk passt mit seinen Abmessungen in den schon vorhandenen Motorkasten der DG-1000J und lässt sich somit über eine Kinematik ausfahrbar realisieren.
•	Technische Daten:

Vorgehen und Fortschritt
•	Zu Beginn des Projektes wurde im Rahmen einer Studienarbeit eine Temperatur- und Strömungssimulation mit dem Strahltriebwerk auf dem Rumpf der DG-1000 durchgeführt.
•	Es wurde ein Modell der DG-1000 im Maßstab 1:3,75 und eine dazu passende Modellturbine mit 45N Schub angeschafft. Bei der Flugerprobung konnten Einflüsse des Triebwerks auf die Flugeigenschaften des Modells und den Einfluss des heißen Abgasstrahls auf die Temperatur am Seitenleitwerk erforscht werden.
•	Es wurde ein Motorträger entwickelt und gebaut, welcher das Triebwerk mit dem Rumpf verbindet. In der DG-1000 befindet sich bereits ein eingepasster 30l-Rumpftank.
•	Eine Messanlage zur Temperaturmessung am Seitenleitwerk wurde entwickelt und gebaut.
•	Nachdem das Triebwerk im Dezember 2010 augeliefert wurde, konnte das Jetsystem und die selbst entwickelten Komponenten (Instrumente, Kraftstoffsystem, Pumpen, Elektronik, Brandwarnanlage, Messanlagen, etc.) in das Flugzeug eingebaut werden.
•	Die Vorläufige Verkehrzulassung beim LBA wurde beantragt und die nötigen Nachweise dafür erbracht.
•	Der erfolgreiche Erstflug der DG-1000J fand am 23.08.2011 statt. Damit ist die DG-1000J das momentan einzige doppelsitzige Segelflugzeug mit Turbine in Europa.
•	Seitdem befindet sich das Flugzeug in der Flugerprobung und konnte bereits einige Male erfolgreich als Heimkehrhilfe eingesetzt werden.

links: Ergebnis einer CFD-Strömungssimulation, rechts: Erstflug der DG-1000J am 23.8.2011

PSR Jet System T-02 (AMT Titan)

Ausblick
• Während der Flugerprobung wird das Flugzeug auf seine Flugeigenschaften untersucht, um langfristig die endgültige Zulassung als Experimentalflugzeug zu erhalten  (Annex 2).
• 	Da das Triebwerk eine nicht unerhebliche Lärmemission verursacht, wird aktuell an einer Studienarbeit zu diesem Thema gearbeitet. Ziel ist es, durch bauliche Maßnahmen eine Minimierung des Lärms zu ermöglichen. Die Ergebnisse dieser Arbeit sollen direkt in das Projekt einfließen.
• 	Weiterhin soll auch der Wirkungsgrad durch die Wahl einer geeigneten Schubdüsen für Geschwindigkeiten eines Segelflugzeugs optimiert werden. Dies wird im Zuge einer wissenschaftlichen Arbeit erfolgen.
Beide Arbeiten werden vom ITS Karlsruhe betreut.
•	Nach der theoretischen Auslegung und Berechnung sollen die Ergebnisse im praktischen Versuch an der DG1000J validiert werden.
Die Akaflieg Karlsruhe bedankt sich für die großzügige Unterstützung des Instituts für Thermische Strömungsmaschinen am KIT (ehemals Uni Karlsruhe) mit Prof. Dr. Sigmar Wittig.

ASTS Airspeed transmission from Sailplane

Telemetrieanlage zur Übertragung von gemessenen Zustandsgrößen

Zweck:
• Unterstützung des Windenstarts
• Verbesserung der Windenfahrerausbildung
• Fahrtregelung des Windenstarts
• Erhöhung der Sicherheit
• Erfassung empirischer Daten
• Untersuchung des Windenstarts
• Validierung theoretischer Modelle
Messgrößen am Flugzeug:
• Fahrt
• Höhe
• GPS-Position
• Beschleunigung in Längs- und Höhenrichtung
• Ruderwinkel
Messgrößen an der Winde:
• Seilgeschwindigkeit
• Seilkraft
Funkübertragung:
• Frequenzbereich 869 MHz (ISM-Band)
• Sendeleistung: 500 mW
• Antennen: λ/4-Antennen
• Reichweite: >2 km
Theoretische Grundlagen:
• AK-7 (Modellierung des Windenstarts)
• Entwurf eines Fuzzy-Fahrtreglers für den Windenstart
(C. Wurm)
Meteorologischer Einfluss:
• Windprofil über der Höhe
• Temperaturverlauf über der Höhe
Forschungsanreiz:
• Einfluss von Schleppgeschwindigkeit, Wölbklappenstellung  und Schwerpunktlage auf die Schlepphöhe
• Energiebilanz des Windenschlepps
Zusätzlicher möglicher Nutzen:
• Kartographierung der Thermik in der unmittelbaren Flug-platzumgebung
• Visualisierung des Platzrundenverkehrs

Zum Test wird eine Antenne in die AK-5 eingebaut. Die Sendeeinheit sowie die Druckmess-Einrichtungen werden am Instrumentenpilz angebracht. Unten rechts am I-Pilz befindet sich ein Stecker für den Anschluss eines Displays zur Kalibrierung der Fahrtmessung, sowie Taster zur Bedienung. Die Antenne kann später unter der Instrumentenpilz-Abdeckung oder am Fahrwerk angebracht werden.

Die Empfängerplatine in der Winde montiert. Eine ähnliche Einheit befindet sich als Sender im Flugzeug. Die Empfangseinheit koordiniert den Funkverkehr bei mehreren Flugzeugen und steuert die Anzeigeeinheiten. Die Empfangsantenne befindet sich auf dem Dach der Winde.

Für eine ungestörte Übertragung ist nicht nur der direkte Ausbreitungsweg der Funkwellen relevant. Auch Hindernisse in einem ellipsoiden Bereich um die Sichtlinie (Fresnelzone) führen zu Verlusten.

Die Anzeigeeinheiten aus Sicht des Windenfahrers. Die Leuchtdiodenzeile auf der rechten Seite befindet sich im Blickfeld des Windenfahrers und stellt die Abweichung der Schleppgeschwindigkeit von der Sollgeschwindigkeit dar. Die alphanumerische Anzeige links gibt weiterführende Informationen, beispielsweise den erkannten Flugzeugtyp und die momentane Höhe. Außerdem kann hier die Sollfahrt manuell verändert sowie weitere Einstellungen vorgenommen werden.

Zur Fahrtregelung während des Steigfluges wird ein Regelsatz eingesetzt. Es handelt sich um einen Fuzzy-Regler, also um ein wissensbasiertes System. Die Bezeichnungen werden anhand einer Zugehörigkeitsfunktion, die der gemessenen Höhe eine linguistische Variable zuordnet, aus den Messgrößen abgeleitet. Ist der Zugehörigkeitsgrad kleiner als 100%, so wird die dazugehörige Regel nur teilweise aktiv. Mehrere Regeln können gleichzeitig zutreffen.

Für den Regelerentwurf ist es notwendig die Komponenten des Systems mathematisch zu beschreiben. Die Grafik links zeigt ein MATLAB-Modell der Winde.

Um den Piloten während des Startvorgangs nicht abzulenken, soll die Sendeeinheit möglichst automatisch agieren. Hierzu ist eine Erkennung des momentanen Flugzustandes notwendig. Die Abbildung rechts zeigt das Zustandsübergagsdiagramm eines Automaten, der anhand der gemessenen Fahrt und der Zeit den momentanen Flugzustand erkennt und die Sendeleistung entsprechend anpasst.

Die bisher genutzten Lochrasterplatinen wurden nun durch speziell für die Anwendung im ASTS geätze Platinen ersetzt. Die Vernetzung der Empfängerplatine und der verschiedenen Anzeigenmodule (Display, LED-Leiste, Sound) erfolgt nicht mehr über die serielle Schnittstelle, sondern über einen CAN-Bus

Zusätzlich zum Anzeigedisplay und der LED-Leiste ist eine Sound-Ausgabe ähnlich einem E-Vario in Arbeit. Das hat den klaren Vorteil, dass beim Windenstart die volle Konzentration nach Draußen statt auf die Instrumente gerichtet werden kann. Weiteres Vorgehen:
Das System ist derzeit in Winde und AK-5b eingebaut und wird getestet.

AK-8

Entstehung eines Segelflugzeugs

ab 1990: Forschen
• 	In den ersten Jahren konkretisieren sich die Pläne für das Hochleistungssegelflugzeug der Standardklasse (Einsitzer mit 15 m Spannweite) mit einer besonders leistungsfähigen Flügelgeometrie mit elliptischer Vorder- und gerader Hinterkante.
•	Einige anspruchsvolle Aufgaben wie z.B. die Nachweise für das LBA werden im Rahmen von Studienarbeiten durchgeführt.
• 	Tragflächen,  Leitwerk und ein Teil der Steuerung sind komplette Neuentwicklungen der Akaflieg Karlsruhe, während der Rumpf von einer DG-600M stammt.

ab 1994: Bauen
•	Die Formen für die Tragflächen werden mit der 5-Achs-CNC-Fräsmaschine des heutigen Instituts für Produktionstechnik erstellt.
•	Für den Hauptflügel wird zunächst eine Form aus Roofmate / Styropor gefräst, welche als verlorene Gussform für den Aluminumguss dient.
• 	Die Aluminiumrohlinge mit Übermaß werden anschließend auf das Endmaß heruntergefräst.
•	Für die Außenflügel mit integriertem Winglet wird eine Ureolform verwendet.
•	Die Form des Höhenleitwerks wird konventionell über ein Urpositiv erstellt.
•	Die Holmgurte werden separat vor dem Einkleben in der Roving-Zieh-Maschine von DG Flugzeugbau gefertigt.
•	Der Rumpf kann in den Formen der DG-600 im Werk von Glaser-Dirks Flugzeugbau GmbH eingelegt werden.
• 	Bei der Steuerung orientiert man sich an der bewährten AK-5 Steuerung.

Daten der AK-8
Kennzeichen (Wettbewerbskennzeichen) | D-9608 (FA)
Spannweite | 15,00 m
Flügelfläche | 9,75 m²
Flügelstreckung | 23,08
Profil | DK 95-103
Rumpflänge | 6,82 m
Rüstgewicht | 232,8 kg
max. Fluggewicht | 450 kg
max. Flächenbelastung | 46,15 kg/m²
min. Flächenbelastung | ca. 32 kg/m²
Höchstzulässige Geschwindigkeit in ruhiger Luft | 270 km/h
Höchstzulässige Geschwindigkeit in böiger Luft | 185 km/h

ab 2003: Fliegen
•	Letzte Arbeiten an Cockpit und Rudereinstellung werden vorgenommen.
•	Endabnahme und die vorläufige Verkehrszulassung (VVZ) des Luftfahrtbundesamtes (LBA) folgen.
•	Der offizielle Erstflug findet am 28.08.2003  statt.
•	Die Flugeigenschaften sind, bis auf die hohen Querruderkräfte, die durch einfache bauliche Maßnahmen verringert werden können, sehr zufriedenstellend.
• 	Weitere Flugerprobungen, Strömungsuntersuchungen an der Flügeloberfläche, Fahrtmesserkalibrierung, Verbesserung der Trimmung, erste Starts an der Winde finden statt.
•	Es ergibt sich die Möglichkeit zum Standschwingversuch beim Institut für Aeroelastik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Göttingen.
•	Ausmessen der Anstellwinkel von Tragflächen und Leitwerk.
•	Leistungsuntersuchung in Vergleichsflügen mit der AK-5 belegen den Erfolg des Projekts.
•	Auswertung der Standschwingversuche und der Flatterrechnung führen zu Anpassungen an den Querrudern.

ab 2005: Bauen
•	Bei einem Außenlandeversuch im Murgtal wird die AK-8 stark beschädigt: Reparaturen am Rumpf und dem rechten Flügel sind nötig. Die linke Tragfläche muss unter Wiederverwendung einiger Teile komplett neu gebaut werden.
•	Die ganze Akaflieg ist engagiert beim Bau dabei und Probleme mit den Holmgurten können bald durch eine neue Form behoben werden.
•	2007 stehen alle Materialien bereit und das Einlegen in die Formen kann beginnen.
•	Letzte Arbeiten ziehen sich bis Mitte 2009, doch dann ist die neue Fläche lackierfertig.
17.10.2009 Die AK-8 fliegt wieder!
•	Am Idaflieg-Sommertreffen 2011 in Aalen-Elchingen konnten einige wichtige Punkte der Flugerprobung erfolgreich erflogen werden. Damit rückt die Einzelzulassung der AK-8 wieder ein ganzes Stück näher.
•	Nächster Schritt: Zulassung der AK-8

AK-8 Timeline

2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
1993
1992
1991
1990

17. Oktober 2009 - die AK-8 fliegt wieder!

28. August 2003 - Erstflug der AK-8

22. Mai 1996 - Erstflug der AK-5b „Otto K.K.“
1. Juni 1990 - Erstflug der AK-5 „Ardea“

Seit der Saison 2010 steht D-9608 wieder bereit für die Breitenerprobung.
Bereits erfolgreich erflogen:
Statische Längsstabilität, F-Schlepp, Abkippgeschwindigkeit, Trimmung und erste Flatterversuche.

2008/2009: Letzte Arbeiten ziehen sich hin, doch Mitte 09 kann die neue Fläche lackiert werden.
2007: Die Formen für Ober- und Unterschale stehen bereit. Im Laufe des Jahres finden Außenlaminat, Schaum, Holmgurte und Innenlaminat zusammen. Nach kleineren Verbesserungsarbeiten ist alles bereit zum verbohren.

Die Reparaturen sind in vollem Gange.
Die rechte Fläche ist bereits im Mai lackierfertig. Schwierigkeiten beim Bau der Holmgurte der linken Fläche können schließlich durch eine neue Form behoben werden.

02.05.2005: Bei einem Außenladeversuch wird die AK-8 schwer beschädigt. Der Pilot bleibt glücklicherweise unverletzt. Gemäß Befundbericht muss der linke Flügel neu gebaut werden. Zahlreiche Reparaturen am rechten Querruder und am Rumpf sind nötig.

Ende 2003 wird der Standschwingversuch im Rahmen einer Studienarbeit im Bereich Luftfahrtsystemtechnik und -management beim Institut für Aeroelastik des DLR in Göttingen durchgeführt.

Die Fertigstellung der AK-8 geht schnell voran. Im Oktober 2002 wird die rechte Tragfläche verklebt.
Wichtig ist ebenfalls die Nachweisführung fürs Luftfahrtbundesamt. Die Studienarbeit zum Thema Konstruktion und Berechnung der Steuerung des Segelflugzeugs wird im April 2002 abgeschlossen.
Kurz vor Weihnachten kann das Flugzeug das erste Mal im Innenhof provisorisch aufgebaut werden.

Studierende verleihen ihren Ideen Flügel:
Mit der richtigen Menge an Harz und Kohlefasergewebe wird die erste Flugzeugschale eingelegt. Wegen Problemen beim Anlegen von Unterdruck muss die erste Oberschale aufgegeben werden, doch dann zeigen sich Fortschritte.
Im Frühsommer werden die ersten flugtüchtigen Schalen eingelegt. Die Sommermonate über werden die Einbauten und die Steuerung integriert. Am 23.11.01 kann die Akaflieg den ersten Flügel der AK-8 entformen.

Das Höhenleitwerk wird parallel zu den Außenflügeln fertig gestellt. Letzte Arbeiten an den Formsegmenten werden erledigt, bevor die Holmformen dran sind. Mit Hilfe der Roving-Zieh-Maschine von DG-Flugzeugbau sind auch die Holmgute für die AK-8 in Arbeit.

Um das Projekt zu beschleunigen, einigt man sich darauf, für die AK-8 einen DG-600-Rumpf zu verwenden. Da im Frühjahr 1996 die Zukunft der Firma Glaser-Dirks Flugzeugbau unsicher ist, muss schnell gehandelt werden: Zwischen dem  9. April und 15. Mai entsteht als erstes Bauteil der AK-8 der Rumpf in den Formen der DG-600M.
Studienarbeiten zum Festigkeitsnachweis des Rumpfes, zur flügelseitigen Steuerung und zum Flügel-Rumpf-Übergang laufen bereits.

Nach einer Vielzahl von Fräsversuchen mit unterschiedlichen Werkstoffen an der 5-Achs-Fräse des wbk BoKö VH 3/12 stehen jetzt Arbeiten am Rechner an. Das CAD-System EMS 3 läuft auf Hochtouren, während mit Hilfe von XFOIL und Vermessungen im Laminarwindkanal in Stuttgart das optimale Profil für die AK-8 entworfen wird.

Schon kurz nach dem Erstflug der AK-5 macht sich die Akaflieg bereits an ein neues Projekt:
Mit Hilfe eines neuartigen Fertigungsverfahrens soll die
AK-8, auch Ellipticus genannt, mit einer leistungsfähigen Flügelgeometrie ausgestattet werden. Neben der Auslegung des Standardklasse-Segelflugzeugs finden erste Vorarbeiten zur Entwicklung des Fertigungsverfahrens statt. Nach der für den Vereinsbetrieb entwickelten AK-5 soll bei der AK-8 die Flugleistung im Vordergrund stehen.

AK-X

Ein moderner Nurflügel

Idee
Die Entwicklung konventioneller Segelflugzeuge ist bereits sehr weit fortgeschritten. Mit unseren Möglichkeiten wären in diesem Bereich nur noch Detailverbesserungen machbar, weshalb die Akaflieg Karlsruhe sich dazu entschieden hat, mit dem aktuellen Projekt  einen Bereich zu erforschen, in welchem bisher noch wenig Entwicklungserfahrung vorhanden ist.
Daher hat die Akaflieg Karlsruhe den Entschluss gefasst, die Idee des Nurflügels wieder aufzugreifen. Wie die älteren Entwicklungen bereits aufgezeigt haben, besteht hier noch eine Chance zu einer deutlichen Leistungssteigerung. Neben dem Leistungsaspekt besteht bei der Entwicklung eines Nurflügels vorallem die Herausforderung, die Flugeigenschaften so zu gestalten, dass das Flugzeug auch von unerfahrenen Piloten geflogen werden kann.

CAD-Modell des aktuellen Nurflügelentwurfs

Herausforderungen
• Überziehverhalten:
Das Flugzeug muss so konstruiert werden, dass der Strömungsabriss zuerst in der Flügelmitte vor dem Schwerpunkt auftritt. Dadurch ergibt sich ein kopflastiges Moment, sodass der Nurflügel nach vorne abkippt. Somit verringert sich  der Anstellwinkel und ein weiteres Fortschreiten des Strömungsabrisses wird verhindert. Dabei darf der beschriebene Prozess nicht zu heftig auftreten, da dies besonders in der Nähe des Bodens gefährlich werden kann.
• Flattern:
Die rückgepfeilte Flügelform ist  besonders anfällig für das Flattern. Die Struktur muss deshalb relativ steif gebaut werden, um diese ungedämpften Schwingungen (Flattern) zu vermeiden, die zum Bruch der Fläche führen können.
• Kreisflugeigenschaften:
Häufig verwendete Profile bei einem Nurflügel erzeugen nur einen geringen Maximalauftrieb, weshalb der Nurflügel eine höhere Mindestgeschwindigkeit hat. Dadurch steigt das Flugzeug beim Kreisen in der Thermik schlechter.

Aktueller Stand
Bisher wurden drei Modelle aus Balsaholz gebaut. Dabei konnten bereits Erfahrungen gewonnen werden, die zur Optimierung des aktuellen Entwurfs ausgewertet wurden. Im nächsten Schritt wird Faserverbundmaterial eingesetzt, um eine höhere Genauigkeit beim Modellbau zu erreichen. Zur Zeit werden am Institut für Produktionstechnik des KIT die Negativformen für das neue Modell aus Ureolplatten mit einer CNC-Fräse  angefertigt.
Das aktuelle Modell wurde mit den bisher gesammelten Erfahrungen entworfen und soll hauptsächlich dazu dienen, wichtige Parameter für den Entwurf des manntragenden Flugzeugs zu vermessen. So muss zum Beispiel vermessen werden, wie stark sich die Form des Rumpfes auf die Auslegung auswirkt.
Parallel dazu wird in einer Studienarbeit untersucht, wie die auftretenden Lasten optimal von der Flügelstruktur aufgenommen werden können. Dazu werden moderne computergestützte Berechnungsverfahren verwendet.

Entwurfsdaten AK-X
Spannweite | 15,00 m
Flügelfläche | 10,5 m²
Flügelstreckung | 21,5
V-Form | 2° pos.
Rückpfeilung | 25°
Rüstgewicht | 250 kg
max Abfluggewicht | 550 kg
min. Flächenbelastung | 31 kg/m²
max. Flächenbelastung | 52 kg/m²
Mindestgeschwindigkeit | 70 km/h
Geringstes Sinken | 0,5 m/s
Gleitverhältnis | 1:50

Gleitzahlpolare

e

Das Ergebnis einer vorläufigen Leistungsrechnung des aktuellen Entwurfs lässt einen Leistungsvorteil von ca. 10% des Nurflügels (blau) gegenüber einem konventionellen 15m Segelflugzeug (rot) erwarten.

Weitere Schritte
Mit Fertigstellung der Formen beginnt der Bau des Modells. An diesem werden weitere Flugversuche durchgeführt, welche zeigen, ob das Modell unsere Erwartungen bezüglich Flugeigenschaften und -leistungen erfüllt. Zunächst sollen das Überziehverhalten und das Kurvenflugverhalten untersucht werden.

Druckverteilung im Langsamflug

Druckverteilung im Schnellflug

Auftriebsverteilung im Langsamflug
erreichte Auftriebsverteilung (rot) - optimale Auftriebsverteilung (weiß)

Weitere Informationen zum Thema Nurflügel finden sich auch unter:
Nickel, K.; Wohlfahrt, M.: Schwanzlose Flugzeuge - Ihre Auslegung und ihre Eigenschaften. Birkhäuser Verlag. Basel; Boston; Berlin. 1990.
SB-13 der Akademischen Fliegergruppe Braunschweig: http://www.akaflieg-braunschweig.de/prototypen/sb13/, Stand Nov. 2011

projekte: E-Turbo

Nachrüstbarer Elektroturbo

Der E-Turbo ist ein neues Projekt, welches sich noch in der Planungsphase befindet. Das Ziel ist es, einen nachrüstbaren Turbo für ältere Flugzeuge zu entwickeln. Da es bei einem Turbo auf höchste Zuverlässigkeit ankommt, ist es sinnvoll, dafür einen einfachen Elektromotor zu verwenden.

Einbau in der Rumpfspitze
Vorteile
•	kein großer Eingriff in die Rumpfstruktur nötig
•	kein / geringer Ausfahrmechanismus des Triebwerks
•	einfach realisierbar
•	geringes Mehrgewicht im Rumpf
Nachteile
•	Bugkupplung in der Nase nicht mehr möglich
•	Staurohr muss verlegt werden
•	evtl. zusätzlicher Luftwiderstand durch die angeklappte Luftschraube im Segelflug

Vergleich mit Zweitaktmotoren
Vorteile
•	sehr hohe Zuverlässigkeit des Elektroantriebes
•	umweltschonend und deutlich effizienter
•	sehr wenig Lärm
•	einfache Nachrüstung realisierbar für ältere Flugzeuge (wenig Gewicht und kleines Loch im Rumpf)
•	wartungsarm (bürstenlose Motoren sind bis auf die Lager wartungsfrei)
•	weniger Vibrationen
•	sicherer, weil kein brennbares Benzin nötig ist
•	weniger aufwendige Ausfahrmechanik für den Motor
Nachteile
•	geringe Reichweite
•	hohes Gewicht der Akkus
•	Bugkupplung und Staudruckabnahme müssen umgebaut werden, wenn der Motor vorne eingebaut wird
•	eventuell zusätzlicher Widerstand durch die angeklappte Luftschraube

Werkstatt

Das Herz der Akaflieg

Das Gebäude der Akaflieg, welches von der Uni zur Verfügung gestellt wird. In ihm befinden sich neben der Werkstatt auch ein Aufenthaltsraum, ein Konstruktionsbüro, Wasch- und Toilettenräume sowie ein geräumiger Dachboden, welcher als Lagerfläche dient.
Hier in der Werkstatt finden die meisten Arbeiten der Akaflieg statt, weiterhin steht den Studenten ein Elektroniklabor in einem der Nachbargebäude sowie ein Büro auf dem Hauptgelände der Uni zur Verfügung.
Auf dem Bild zu sehen ist das aktuelle Vereinsfahrzeug, ein Ford Transit, welcher von den Stadtwerken Karlsruhe gespendet wurde, sowie eine nicht schleppfähige Winde, welche der Akaflieg von dem ehemaligen Nachbarverein LSV Pfinzgau bei dessen Auflösung zur Fertigstellung geschenkt wurde.

Die Metallwerkstatt der Akaflieg. Dank der umfangreichen Ausstattung können die meisten Teile, zum Beispiel Dreh- und Frästeile oder Schweißkonstruktionen, selbst gefertigt werden.
Im angrenzenden Raum befindet sich weiterhin eine Holzwerkstatt, die ebenfalls wie die Metallwerkstatt die Möglichkeit bietet an mehreren großen Flugzeugteilen parallel zu arbeiten. Dahinter befindet sich ein weiterer Raum, in welchem eine Lack- und eine Harzecke eingerichtet sind und welcher als Lagerplatz für Halbzeuge dient.
Aktuell zu sehen sind die beiden Flügel der AK-8. Der Flügel im Bildvordergrund wurde nach einer Beschädigung des Flugzeuges neu gebaut, was eines der Hauptprojekte der Akaflieg der letzten zwei Jahre darstellte. Nach der kürzlich erfolgten Fertigstellung des Flügels ist der nächste Schritt die beiden Löcher für die Hauptbolzen zu bohren. Hierzu werden die Flügel wie auf dem Bild zu sehen auf einer Komforte befestigt und genau ausgerichtet.

Akaportal
Momentan arbeiten wir an einem neuen webbasierten Portalsystem “AkaPortal”, mit dem sich einige zentrale Aufgaben erledigen lassen. Die wichtigste Funktion ist eine Benutzer- und Adressenverwaltung.
Beim AkaPortal kann sich jedes Akafliegmitglied anmelden. Dort hat man dann Zugriff auf die Adressliste, welche eine komfortable Suchfunktion besitzt. Besonders beliebt bei Flugschülern ist zum Beispiel die Kategorie “Fluglehrer”.
Jeder Benutzer hat die Möglichkeit, seine persönlichen Daten im Portal anzupassen. Dadurch wird die Verwaltung der Adressen und Telefonnummern für den Schriftwart erleichtert.
Das AkaPortal befindet sich in der Entwicklung und es werden laufend zusätzliche Funktionen integriert. Eine aktuelle Funktion ist der Kalender. Dort können die Termine der Akaflieg eingetragen werden. Diese sind dann automatisch für jeden Benutzer verfügbar und können z.B. automatisch auf die Homepage exportiert werden.
Ein geplantes Feature ist das Anbinden der Mailinglisten. Dadurch wird deren Verwaltung stark vereinfacht und die interne Kommunikation verbessert.
Das AkaPortal basiert auf dem modernen Framework “Ruby on Rails”. Das Framework stellt einige komfortable Funktionen bereit:
•	Model-View-Controller
•	Templatesystem
•	Datenbankabstraktionslayer
•	Object-Relational-Mapping
Dadurch können wir uns bei der Entwicklung auf das Wesentliche konzentrieren.

Software:	Eigenentwicklung
Framework: Ruby on Rails mit MySQL-Datenbank
Entwickler und Ansprechpartner:	Daniel “Teilchen”   Mendler, Fabian “Welle” Bartschke
Funktionen: Zentrale Benutzerverwaltung,	Authentifizie-   rungsservice,	Adressliste,	 Kalender, Literaturverwaltung

Wiki
Wir betreiben ein Wiki, in dem wir unsere Informationen sammeln.
Das Wiki funktioniert nach dem gleichen Prinzip wie die Wikipedia. Jedes Mitglied kann sich anmelden und die Seiten direkt im Internet bearbeiten.
In dem Wiki finden sich zum Beispiel Artikel, die die Flugausbildung betreffen. Dort können sich neue Flugschüler informieren. Das Wiki wird auch für Verwaltungstätigkeiten und Planung verwendet. Wir tragen dort zum Beispiel alle nötigen Informationen zusammen, wenn wir gerade ein Fluglager planen.
Jedes Mitglied hat die Möglichkeit, sich zu beteiligen und seine Ideen beizusteuern. Das Wiki eignet sich daher auch sehr gut für Brainstorming.
Besonders wichtig ist natürlich auch die Dokumentation von Projekten. Darauf müssen wir besonders achten, weil es einen regen Wechsel bei den Aktiven gibt.

Software: MediaWiki (“Die Wikipedia-Software”)
Ansprechpartner: Martin “Pinguin” Herrmann, Fabian    “Welle” Bartschke, Daniel “Teilchen” Mendler
Anwendungszweck: Dokumentation und Organisation

Startkladde
Ein weiteres wichtiges System, das seit einiger Zeit in Betrieb ist, ist die Starterfassungssoftware auf dem Flugplatz, genannt “Startkladde”.
Die Startkladde besteht aus zwei Teilen: Einem Eingabecomputer auf dem Flugplatz und einer Weboberfläche, auf die man vom Internet aus zugreifen kann. Jeder Pilot kann sich dort anmelden und seine persönliche Startliste abrufen.
Die Flugdaten werden direkt auf dem Flugplatz eingegeben. Wir verwenden dazu einen speziellen robusten Computer, der sich im Startwagen befindet und über WLAN mit dem Netzwerk verbunden ist.
Die Startkladde wird von allen Vereinen der “LSG Rheinstetten” verwendet. Die Startkladde soll später einmal mit dem AkaPortal verbunden werden.

Entwickler und Ansprechpartner:	   Martin “Pinguin” Herrmann
Software: Eigenentwicklung
Funktionen: Startlisten und    Pilotenverwaltung

Homepage
Zu guter Letzt ist auch noch eine neue Homepage in Arbeit. Bei der neuen Homepage geht es vor allem darum, ein Content-Management-System zu verwenden, um das Bearbeiten von Seiten zu erleichtern. Dadurch kann die Homepage auf einem aktuellen Stand gehalten werden. Außerdem haben alle Seiten automatisch ein einheitliches Layout.

Software: Joomla!
Ansprechpartner: Christian “npi” Berger,  Wilhelm    “Phantom” Brasch
Demnächst neue Homepage mit neuem Design und aktuellen Informationen:

Projekte: Helioplan K1

Solarzellenintegration in eine Flügelstruktur

Ziel ist es die Solarzelle als Energielieferant für den Segelflug nutzbar zu machen und in diesem Rahmen die momentanen Möglichkeiten dieser Quelle zu erforschen. Zwei Aspekte sind hierbei zu beachten: Zum einen, wie Solarzellen am Segelflugzeug angebracht werden können und zum anderen, welche Verbraucher können praxistauglich versorgt werden.
Als Energieabnehmer kommt neben den üblichen Instrumenten das Funkgerät in Frage und in naher Zukunft, falls sich die Gesetzeslage tatsächlich dahingehend ändert auch ein Transponder, der wie das Funkgerät im Sendebetrieb einen hohen Energieverbrauch hat. Als Forschungsziel ist die Versorgung eines Motors, als alltagstaugliche Heimkehrhilfe und längerfristig als Eigenstartmotor anvisiert.
Dabei gilt es technische Probleme zu quantifizieren und Lösungen oder Alternativen aufzuzeigen. Hier muss Folgendes näher betrachtet werden:
Lichtdurchlässige Oberflächen transmittieren abhängig von der Rauheit der Oberfläche eine bestimmten Lichtanteil. Je glatter die Oberfläche desto größer der reflektierte Lichtanteil. Diese Abhängigkeit muss im Hinblick auf die möglichst glatte Flügeloberfläche untersucht werden. Dazu muss der Lichtdurchlass und der Luftwiderstand abhängig von der Rauheit der Oberfläche optimiert werden. Der Luftwiderstand eines Fluggerätes ist maßgeblich durch die Oberflächenbeschaffenheit bedingt.
Ein Vergleich der Verwendbarkeit von unterschiedlichen Solarzellentypen auf Einsetzbarkeit und Strategien zur Aufbringung entwickeln, unter der Berücksichtigung von: Langlebigkeit, Stabilität und Formtreue sowie Austauschbarkeit
Eine Untersuchung des Einflusses der zu erwartenden Aufheizung der Flügeloberfläche bei Sonneneinstrahlung auf die Flügelstruktur. Wie effektiv ist die Luftkühlung der Oberfläche im Flug, welche Möglichkeiten der Kühlung stehen am Boden oder zusätzlich in der Luft zur Verfügung.
Eine Berechnung der zu erwartenden Energieausbeute unter realen Bedingungen abhängig von Flugzustand, Wetter sowie Solarzellentyp. Aus diesen Daten sollen die aktuellen Verwendungsmöglichkeiten abgeschätzt werden, ebenso aber auch zukünftige unter Berücksichtigung der zu erwartenden Wirkungsgradsteigerung von Solarzellen.

(Quelle: de.wikipedia.org) Funktionsprinzip der Solarzelle: Einfallende Photonen werden absorbiert und freie Ladungsträger werden erzeugt (Elektronen und Löcher), die im elektronischen Feld der Raumladungszone des p-n-Übergangs getrennt werden

Projektvorgehen:

Stand des Projekts:  Voranalyse
• 	Durchführung der Anforderungsanalyse bezogen auf den Produktlebenszyklus
•	grobe, technische Vergleichsrechnung eines Segelflugzeugs als Eigenstarter mit Verbrennungsmotor bzw. als Eigenstarter mit Elektromotor, Akkus und Solarzellen
•	Recherche im Bereich Photovoltaik
•	Planung der Finanzierung des Projekts
•	Kontaktaufnahme zu öffentlichen Forschungseinrichtungen und zu Firmen

(Quelle: de.wikipedia.org) Ausnutzung des Sonnenspektrums von Siliziumsolarzellen: Die Abbildung zeigt die ungefähre Sonneneinstrahlung in unseren Breiten und den nutzbaren Anteil der Sonneneinstrahlung mit Hilfe von Siliziumsolarzellen

Ideenfindung

Voranalyse

Detailanalyse

Technische  Produktentwicklung

Test und Pilotenproduktion