Mür dieses außergewöhnliche Flugzeug habe ich mich entschieden, nachdem ich schon 1998 einen Eigenbau des „Airbus A-319“ mit Elektroimpellern zum Fliegen gebracht hatte. Auf dem Elektroimpeller-Meeting 2001 in Hude traf ich dann Ronald Guse, der den „Beluga“ in den Grundkomponenten schon angefangen hatte, aber nicht mehr weiterbauen wollte.

Das Original des „Beluga“ liefert die Bauteile der europäischen Airbus-Partner, mit allen Systemen ausgerüstet, zur Weiterbearbeitung an die Partner-Werke oder an die Airbus-Endmontagelinien in Toulouse und Hamburg. Inzwischen bewältigen fünf dieser Flugzeuge das gesamte Transportprogramm von Airbus Industries. Mit der gleichen beeindruckenden Rumpfform wie die „Super Guppy“, verfügt die wesentlich größere „Beluga“ über ein auf Unterflurebene versetztes Cockpit. Sie ist mit einer nach oben öffnenden Front-Frachttür ausgestattet, die eine unbehinderte Beladung von vorne zulässt. Das Höhenleitwerk ist mit zusätzlichen Seitenscheiben ausgestattet, und das Seitenleitwerk wurde in eine erhöhte Position gesetzt. Somit ist trotz des wesentlich vergrößerten Rumpfes die Längsstabilität gewährleistet. Das maximale Startgewicht beträgt 155 Tonnen, der Transporter ist für eine Flughöhe von 10.700 m zugelassen und die typische Reisegeschwindigkeit liegt bei 750 km/h. Mit einem beladbaren Oberrumpf-Durchmesser von 7,4 m kann die „Beluga“ auch komplette Hubschrauber vom Typ „CH-53“ oder auch die erste Stufe der „Ariane“-Rakete transportieren.
Ich übernahm also die Teile. Es waren drei Rumpfsektionen (Nase und Heck aus Styropor, Mittelteil aus Depron) sowie die Flächenkerne aus Styropor, ohne jegliche Einbauten außer zwei Alurohren für eine Flächenwurzel am Rumpf. Die Teile wurden zu Hause erst mal auf dem Boden ausgebreitet und dann überlegte ich, wie man sie aus- bzw. umbauen kann. Das Modell ist im Maßstab 1:30 gebaut und verfügt trotz des kleinen Maßstabes noch über eine respektable Größe.

Am Rumpf entfiel zuerst die alte Flügelsteckverbindung. Geplant war, die Steckung in den Übergang vom Innen- zum Außenflügel zu legen. Dadurch konnte man die Steckung kleiner dimensionieren, da die Auftriebs-, Schub- und Fahrwerkskräfte durch den Innenflügel über zusätzlich unter die Beplankung laminiertes CFK/GFK-Gewebe und Rovings direkt in die Struktur geleitet werden. Dazu musste die alte Flächenwurzel raus, um einen Ausschnitt zu schaffen, in dem dann der Rumpfausschnitt mit Innenflügel als ein Modul eingesetzt wurde. Die Rumpfsektion des Moduls war in Spantenbauweise aus Sperr- und Balsaholz und der Innenflügel als Styro/Balsa-Sandwichbauweise mit CFK/GFK-Verstärkungen für Fahrwerk und Triebwerke aufgebaut worden. Der anfänglich dreiteilige Rumpf wurde zweiteilig, indem ich die Nase an das Mittelteil klebte. Die Zugänglichkeit der RC-Komponenten erreichte ich durch das Ausschneiden des Frachttors. Die Servos des Seiten- und Höhenruders setzte ich in die Hecksektion, aber so, dass sie erreichbar für Feineinstellungen blieben. Als Steuerstangen wurden CFK-Stäbe benutzt.
Die Oberfläche besteht aus dem HSB-Beschichtungssystem mit 25-g/qm-Glasgewebe. Sie wurde aber nicht gespachtelt und geschliffen. Denn durch die Rauigkeit soll eine turbulente Grenzschicht erzeugt werden, die bei dieser Rumpfform besser anliegt. Es war eine Menge Arbeit, doch sie war weniger zeitraubend, als die ganzen Detaillösungen, die noch zusätzlich anfielen.
Das Höhenleitwerk ist mit Schablonen aus Styropor geschnitten und mit Balsaholmen verstärkt worden. Als Oberfläche wurde auch hier das HSB-Beschichtungssystem mit 25-g/qm-Glasgewebe verwendet. Das Seitenleitwerk dagegen wurde in klassischer Rippenbauweise mit Vollbeplankung aus Balsaholz gefertigt. Als Profil wurde am Leitwerk das „NACA-0012“ gewählt, um einen guten Wirkungsgrad auch bei niedrigen Geschwindigkeiten zu erreichen. Ebenso wie das Original sind auch hier die Seitenscheiben ein Muss, da der Rumpf durch die Rumpfform zur Instabilität um die Längsachse neigen kann. Die Seitenscheiben sind unprofiliert, aus Balsa gefertigt und wie das Seitenleitwerk mit Folie bespannt.

Kommen wir zu den Tragflächen. Wie bereits beschrieben, wurde der Innenflügel in Styro/Balsa-Sandwichbauweise mit CFK/
GFK-Verstärkungen für Fahrwerk und Triebwerke aufgebaut und noch ein Vorderholm (zur Aufnahme der Kräfte vom Außenflügel und der Schubkräfte) und ein Hinterholm mit Hilfsholm für das Fahrwerk eingebaut. Zusätzlich ist der Innenflügel mit einer Spaltklappe ausgerüstet worden. Normalerweise wäre außer dem Vorderholm kein zusätzlicher Holm erforderlich. Da das Hauptfahrwerk aber in einem dünnen Bereich der Fläche gelagert ist, bei circa 70 Prozent der Profiltiefe, müssen die Kräfte aufgefangen und um die Räder des eingezogenen Tandemfahrwerks herumgeleitet werden. Dabei half mir auch das Konstruktionsprinzip, wie es bei Original-Flugzeugen aufgebaut ist: Dort werden die Kräfte des Fahrwerks über den Hinterholm (Rear spar) und Hilfsholm (Rear false spar) in die Struktur geleitet (Dreiecksverband).


Der erste Rumpfaufbau in Depron-Schalenbauweise. Zu erkennen sind bei dem Blick durch die vordere Öffnung der Flugakkuschacht, die Bugfahrwerksaufhängung und die vorbereiteten Kabel der RC-Komponenten in der Nase.

Die Außenflächen bei dieser ersten Modell-Version waren aus Styropor gefertigt – ohne Balsabeplankung, nur mit Kiefer- und Balsaholmen als Verstärkung. Bei der Oberfläche griff ich wieder zur HSB-Beschichtung mit 25-g/qm-Glasgewebe. Die Übertragung der aerodynamischen Kräfte erfolgte über ein 10-mm-Alurohr mit innen liegendem, eingeklebtem GFK-Stab zum Innenflügel. Ein 8-mm-Rundstift aus Birkenholz justierte die Fläche. Ein Sicherungsstift, durch eine Bohrung in die Steckung gesetzt, verhinderte das Herausrutschen der Fläche. Diese Verbindung erwies sich während der ersten Flüge als sehr robust.
Beim Antrieb wurde nicht lange überlegt und direkt auf die bewährten Schübeler-Impeller gesetzt. So ergab sich auch folgender Antriebsstrang: zwei „DS-51“-Impeller mit „HP 290-30-6“-Motoren von Plettenberg, die aus 16 Zellen versorgt wurden. Laut Datenblatt ergab sich dabei ein Gesamtschub von ca. 25 N. Das sollte bei einem geplanten Abfluggewicht von 4,5 kg bei einem Airlinermodell reichen – theoretisch. Die Triebwerksgondeln wurden aus selbst gefertigten Styroporformteilen und einem Balsa/
Sperrholz-Pylon gebaut. Zu diesem Zeitpunkt waren die Triebwerke noch für den Transport abnehmbar.

 Aufbau der Tragfläche mit einer Spaltklappe am Innenflügel und Querruder am Außenflügel. Hier ist auch die unterschiedliche Bauweise beider Flügelteile sichtbar

 Für die ersten Flüge (nach ersten erfolgreichen Rollversuchen im heimischen Garten) machten meine Frau und ich uns auf den Weg nach Hude. Denn dort, wo ich die Teile des „Beluga“ damals bekommen habe, sollte er auch eingeflogen werden. Bis auf etwas böigen Wind quer zum Platz spielte das Wetter mit. Doch bevor es zum Erstflug kam, mussten durch Improvisation einige Probleme beseitigt werden, die durch das hohe Gewicht und der nicht ganz optimal ausgelegten Schubdüse entstanden waren. Dank der Mithilfe der Modellflieger aus Hude klappte es dann: Nach kurzer Rollstrecke hob der „Beluga“ mithilfe eines Bungeeseils ab. Es wurde schnell noch etwas nachgetrimmt und vor lauter Aufregung vergaß ich sogar das Fahrwerk einzufahren. Nach dem Trimmen flog das Modell etwas unruhig weiter. Es zeigte sich, dass er nicht, wie befürchtet, um die Hochachse sensibel war, sondern um die Längsachse, bedingt durch den Einfluss der hohen Flächenbelastung. Auch brauchte er eine entsprechend hohe Fluggeschwindigkeit. Trotz des nervösen Flugverhaltens war es aber ein schöner Erstflug. Und die Sektflasche wurde geköpft – allein schon für die erfolgreichen Mühen vor dem Erstflug.




Und hier ist die Bauweise des neuen Rumpfes gut zu erkennen. Ebenso sieht man hier die neuen Triebwerksgondeln von Norbert Rauch. Bei genauem Hinsehen erkennt man auch die nach vorn vergrößerten Innenflügel


Hier sieht man eine der neuen Spaltklappen im Detail mit dem Servoeinbau und den selbst gefertigten Drehgelenken der Klappe. Die Metallschrauben im Drehpunkt sind hinterher durch Kunststoffschrauben ersetzt worden. Auch ist hier die umgesetzte Idee der Stromversorgung zu sehen
Das imposante Original beim Start in Hamburg-Finkenwerder
In Aspach 2002 sollte der „Beluga“ vorgeflogen werden. Es waren noch zwei Wochen Zeit bis dahin, in denen einige Feinheiten verändert werden mussten: Eine Akkuhalterung für einen 20-Zellen-Akku, ein Kreisel zur Rolldämpfung, die Flaps wurden etwas vergrößert und die Verkabelung zwischen Tragflächen und Rumpfnase wurde aus Gewichtsgründen ausgewechselt. Es war allerdings nur der sogenannte „Tropfen auf dem heißen Stein“, denn in Aspach zeigte sich der volle Nachteil der hohen Flächenbelastung: Beim Einkurven vom Quer- in den Endanflug schmierte das Modell in der Kurve ab, ein Strömungsabriss über das Querruder. Die Beschädigungen waren so stark, dass ich mich entscheiden musste: Neubau oder Plastiksack? Da wichtige Teile wie Tragflächen, Triebwerke oder Heck heil geblieben waren, entschied ich mich nach einem abendlichen Bierchen am Büfett in Aspach für eine neue Chance, also den Neubau. Auch meine Frau Edith ermutigte mich darin. Die „Keller-Tage“ hatte sie mit Gelassenheit ertragen und mich ermuntert, wenn der Bau mal Probleme bereitete. Zurück aus Aspach war erst mal eine richtige Bestandsaufnahme fällig. Viele Teile waren in Ordnung und noch voll funktionsfähig. Also brauchten eigentlich nur das Rumpfvorder- und Mittelteil neu gebaut zu werden.
Die neue Version sollte eine Mischung von verschiedenen Bauweisen sein, außerdem sollten die Fehler der ersten ausgebessert werden. Der tragende Teil des Rumpfes ist in klassischer Gitterbauweise aus Kiefer- und Balsaleisten gefertigt, dessen Gerüst aus einzelnen Dreiecksverbänden besteht. Das vereinfachte den Bau auf der Helling enorm, da diesmal die Bezugsebene für den Bau des Rumpfes der Frachtraumboden war. So entstand im ersten Bauabschnitt die untere Rumpfhälfte, fixiert auf der Helling. Es konnten so auch die Einbauteile wie Bugfahrwerk, Servos und deren Stromversorgung gezielt eingebaut und getestet (!) werden. Ebenso wurde der Innenflügel mit Verkabelung und Hauptfahrwerken mit der passenden EWD von zwei Grad eingebaut. Es war beinahe ein Bau wie aus dem Lehrbuch.
Die erste Version im Rohbau. Deutlich sieht man das Frachttor und den als Modul eingesetzten Innenflügel mit Hauptfahrwerk

Am vorderen Unterrumpf habe ich mich aus Gründen der Formgebung und Festigkeit für die klassische Spantenbauweise aus Pappelsperrholz, mit Rumpfgurten und Balsabeplankung entschieden. So entstand ein voll tragfähiges Rumpfgerüst in Gitter- und Spantenbauweise, noch bevor die Rumpfspanten und die Beplankung, beides aus Depron, auf das Gerüst geklebt wurden. Der Leitwerksträger (die „Hecktüte“) mit Leitwerk blieb wie beim Vorgänger als reine Schalenbauweise aus Styropor erhalten. Damit sind im Rumpf drei Grundbauweisen für Rümpfe vereint.

Da das Flugverhalten durch die sehr hohe Flächenbelastung beeinflusst wurde, mussten auch die Tragflächen umgebaut werden. Die Fläche sollte von 40 qdm auf 59 qdm vergrößert und der Auftriebsbeiwert erhöht werden. Dazu verlängerte ich am Innenflügel die Profiltiefe um 50 mm nach vorn und vergrößerte zusätzlich die Wölbung. Ich musste allerdings die Flügelvorderkante ab dem Vorderholm erneuern, da ich das „NACA-6409“ als neues Referenzprofil nehmen wollte. Die Außenflügel wurden gleich mit dem neuen Profil in klassischer Rippenbauweise erstellt. Nur habe ich diesmal die Querruder weiter nach außen gesetzt, damit noch zusätzliche Spaltklappen Platz finden. Angesteuert werden die Spaltklappen von Robbe-Servos „FS-500“ und die Querruder von Dymond-Servos „DS-250MG“. Interessant ist hier auch die Umsetzung einer Idee, auf die mich ein Artikel in AUFWIND 6/2002 brachte, nämlich für die Servos gemeinsame, aber etwas dickere, Stromversorgungskabel mit möglichst wenigen Steckkontakten zu verlegen. So konnten im gesamten Modell knapp 80 g Kabel eigespart werden.

Die Spaltklappen sind 30 mm unterhalb der Profilunterseite auf selbst gefertigten Drehgelenken aus Platinenmaterial gelagert. So vergrößert sich zusätzlich zu der Wölbung auch die Profiltiefe bei einem Maximalausschlag von 25 Grad um durchschnittlich 12 mm und die Fläche um 1,15 qdm. Außerdem erreiche ich dadurch eine größere Spaltöffnung, was der Klappenaerodynamik zugute kommt. Hinweis: Man sollte Spaltklappen (Klappenprofil: Clark-Y), die eine Durchschnittstiefe von 40-50 mm haben, nicht weiter als 30 Grad ausfahren und, wenn möglich, einen Mindestspalt von 6 mm erreichen. Sonst kann es passieren, dass bei einem Überflug mit gesetzten Klappen sich das Modell trotz des geringen Anstellwinkels einen Strömungsabriss „einfängt“ und man „Störung“ brüllt, weil das Modell plötzlich „aus heiterem Himmel“ unkontrollierbar wird. Dieser Strömungsabriss entsteht dann nicht nur auf der Klappe, sondern erfasst im ungünstigsten Fall auch den gesamten Flügelbereich vor der Klappe.

Um das entsprechende Leitwerksvolumen wieder herzustellen, musste noch das Höhenleitwerk vergrößert werden. Dieses war am einfachsten mit größeren und trotzdem leichteren Höhenrudern möglich, ebenfalls in Rippenbauweise. Die Höhenruder werden, genauso wie das Seitenruder, mit Graupner-Servos „C-507“ angelenkt.
Zum Schluss erfolgte noch der Umbau der Triebwerke. Da vorher die Schubdüsen falsch dimensioniert waren, wurde auch hier ein Neubau fällig. Nur griff ich diesmal auf die hervorragend gefertigten Triebwerksgondeln von Norbert Rauch zurück, die er für seinen „Airbus A-320“ anbietet. Sie sind wie geschaffen für 90-mm-Impeller. Auch der von Daniel Schübeler empfohlene Auslassquerschnitt von 80 mm wurde eingehalten. Entsprechend war auch die Schubleistung beim ersten „Run up“: 25 N bei 18 Zellen Sanyo RC-2400 im Standschub bei 167 km/h Austrittsgeschwindigkeit 20 cm hinter der Schubdüse. Die Gondeln wurden diesmal am Innenflügel fixiert.

Der zweite Erstflug: Alles in allem brachten die Umbauten zwar kaum Gewichtsersparnis, aber es gibt kein unnützes Gewicht mehr. Dieses zeigte sich beim erneuten Erstflug. Mit zwei Akkuzellen weniger schaffte der Beluga einen Bodenstart ohne Bungee auf einer Graspiste und flog fast so gutmütig wie ein Trainermodell. Allerdings zeigten sich noch eine starke Kopflastigkeit und eine gewisse Trägheit in der Wirkung der Querruder. Die Schubleistung kann das Modell aber jetzt wesentlich schneller umsetzen, Teillastbetrieb ohne Höhenverlust ist möglich und beim Einkurven zur Landung war kein nervöses Verhalten mehr erkennbar. Sogar auf den Kreisel konnte ich nun verzichten.

Inzwischen ist auch die Aufhängung für das Bugfahrwerk mit zwei Kohlerovings verstärkt worden, da sich die eingebaute Sollbruchstelle als zu schwach erwiesen hatte. Auf dem Elektroimpeller-Meeting in Hude bestätigte sich noch mal das gutmütige Flugverhalten. Aber die Kopflastigkeit war trotz Verlegung des Empfängerakkus nach hinten und EWD-Überprüfung noch vorhanden. Hier zeigte sich doch deutlich der Unterschied zwischen Theorie und Praxis, sprich Berechnung und Realität. Auch die Wirkung der Querruder muss noch mal genauer betrachtet werden. Sie ist immer noch träge.

Wenn ich dem „Beluga“ diese Eigenarten jetzt noch abgewöhne, dürfte es viel Spaß mit dem Modell geben. Es ist eben eine Eigenkonstruktion, die einen fordert, so oder so.
Bill Kleinbrahm

Anmerkung der Redaktion:
Kurz nach Fertigstellung des Artikels stürzte der „Beluga“ im Rahmen der Flugvorführung in Aspach 2003 erneut ab, zerschellte diesmal jedoch im 120 m tiefen Steinbruch (siehe AUFWIND 1/2003). Doch Bill Kleinbrahm gibt nicht auf und baut gerade an einem dritten Modell.

Anrollen zum Erstflug nach dem Neubau, erstmals ohne unterstützendes Gummiseil
Die linke Triebwerksgondel, in der einer der Schübeler-Impeller „DS-51“ montiert ist. Die Bodenfreiheit ist allerdings nicht sehr groß, was beim Start eine zumindest saubere Graspiste voraussetzt




Der Beluga im Vorbeiflug auf dem Modellflugtag in Tarp

Nach der Landung. Es gibt doch noch einige Verbesserungspunkte.

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