Heavy Carbon 51 (g/dmq)
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PREFAZIONE
In questo articolo descrivo la realizzazione tecnica dell'aliante in questione, partendo da stampi autocostruiti. Il 51 nel nome sta nel carico alare di questo esemplare (51g/dmq). Qualora ne realizzassi altri, avrebbero lo stesso nome con la nuova indicazione del carico alare.
Il modello pesa, in ODV, 1630 grammi, approssimativamente 1100g per le ali e 530g per la fuso completa.
La sensazione di robustezza è unica.
La descrizione della progettazione di questo aliante e la realizzazione degli stampi è qui:
Ecco il modello visto con XFLR5. Per altri dettagli, andare sul link della realizzazione degli stampi (LINK).
Visto che sono un possesso di un pò di carbonio bidirezionale da 250g/m^2, in due pezze di cui una tessuta a 45°, ho pensato di utilizzarlo per questo modello.
Inoltre possedevo qualche pezza di un interessante tessuto di carbonio da 350g/m^2, con cui ho realizzato la fusoliera.
INIZIO REALIZZAZIONE ALI - PRIMA PARTE
Per prima cosa, come di consueto, si incera lo stampo. Ho usato circa 10 mani di cera FORMULA 5, senza PVA. Poi si vernicia lo stampo. Per l'Heavy51 ho usato vernici acriliche in bomboletta. Le parti in trasparenza sono state verniciate con una vernice trasparente, sempre in bomboletta.
Poi col rullo ho cosparso di resina lo stampo e ho applicato lo strato di vetro di finitura da 25g/mq, a 0-90°.
Per il taglio del tessuto ho proceduto a cospargere di resina una maschera in PVC...
... e a poggiarla sulla pezza di carbonio in maniera tale che il tessuto aderisca alla maschera senza scomporsi troppo. In foto si vede la grossa pezza di carbonio bidirezionale da 250g/m^2, trovata in commercio con tessitura già orientata a 45°.
Quindi si taglia il carbonio seguendo la maschera in PVC e si inseriscono le pezze nello stampo. Poi si inseriscono varie pezze di rinforzo: una striscia di carbonio tela da 200 sul BE, un'altra sul BU (che forse potevo evitare), vari strati in zona viti. Inoltre si resinano le strisce di peelply, che fungeranno da cerniera, sul lato della balsa che andrà a contatto col carbonio del primo strato. Io ho usato del peelply + uno strato di vetro da 80. Ovviamente, per gli alettoni, la cerniera sarà sul dorso, mentre per i flap la cerniera sarà sul ventre.
Ecco lo strato di balsa da 1mm, con i ritagli per longheroni e servi, sforacchiato per facilitare il passaggio della resina in eccesso. In foto si nota che la balsa non arriva sul BU che, a causa della scelta del profilo, è molto fino. Pertanto la balsa termina 20mm prima del BU, altrimenti non sarei riuscito a chiudere lo stampo. al posto della balsa ho messo un ulteriore strato di carbonio che è più fino del balsa (0,2mm contro 1mm). Anche le estremità sono molto fini, pertanto lo strato di balsa è tagliato prima (vedi foto).
Il passo successivo è ricoprire il tutto con uno strato di peel ply e alcuni strati di carta assorbente. Il peel ply farà filtrare la resina che sarà assorbita dalla carta assorbente senza che quest'ultima si attacchi al laminato, fornendo una superficie ricca di asperità e quindi incollabile. Il tutto si mette sotto vuoto al massimo che la mia pompa può arrivare (-0,8 bar se si assume, come riferimento, la pressione atmosferica a 0 bar). Inoltre ho messo il tutto nel forno che mi ero costruito per l'occasione (per vederlo, vai nella costruzione dello stampo).
L'ALA - SECONDA PARTE
Una volta catalizzato il tutto, si procede a rimuovere la balsa nei canali dei longheroni. Si mettono altre pezze di carbonio nei fori dei servi. Si preparano i rowing per le solette. Io ho preparato ben 50g di rowing per ogni soletta (quindi 100g in tutto, senza resina). Quindi, solo di carbonio, nel longherone ci sono 200 grammi di carbonio, in più c'è la calza fra le solette. Dopo aver impregnato i longheroni, si spiattellano nel canale del longherone principale. Subito dopo si procede col secondo strato di tessuto, io ho messo vetro da 110. Infine si copre col peel ply e altra carta assorbente e si rimette nel sacco a vuoto e nel forno.
Per la chiusura, ho preparato 50 grammi di resina e microballons, messi come in figura.
Come elemento di separazione fra le solette di carbonio, ho usato una pesante calza di vetro da 20g/m, con della spugna all'interno, tagliata a scalare (più spessa al centro, più sottile sulle estremità). Ho resinato la calza prima di inserire la spugna, per non far penetrare troppa resina nella spugna. Ho usato questo metodo per via del fatto che la superficie del carbonio delle solette non era uniforme, quindi avrei dovuto usare grosse quantità di microballons per tenere un eventuale longherone di balsa perfettamente aderente alle solette.
Quindi sul longherone principale ho usato una calza di vetro pesante, invece per gli altri due longheroni sono stati realizzati due longheroni, uno in balsa verticale, l'altro in carbonio.
Ho dovuto usare il longherone in balsa verticale, subito dopo le cerniere (vedi foto precedente), soprattuto per motivi di spazio. Avendo messo il longherone principale nel punto di spessore massimo, che per l'AG06 è molto arretrato (quasi al 40% della corda!) ho avuto problemi di spazio, soprattutto per il vano dei servi degli alettoni, fra il longherone principale e quello secondario (la foto chiarisce bene cosa intendo). Inoltre l'AG06 ha le parti mobili al 30%, quindi rimane veramente poco spazio fra i due longheroni, soprattutto per via delle corde usate abbastanza piccole. Nella prossima realizzazione sposterò il longherone principale un pò più verso il BE.
Come dicevo, l'AG06 è un profilo poco pratico per la costruzione di ali in stampo. E' molto sottile, ha lo spessore massimo arretrato e le parti mobili di dimensioni generose. E' però un profilo ad alte prestazioni, quindi chi se ne frega se la costruzione dell'ala mi impiega una manciata di ore in più. Visto che le parti mobili sono di dimensioni così generose, non potevo usare un semplice longherone in balsa verticale. Inoltre non avevo calze in vetro o carbonio del giusto diametro. Ho quindi autocostruito delle calze arrotolando delle strisce di carbonio da 200 (tagliate a 90°) a 45° attorno a un'anima di materiale espanso (plastica spessa per imballaggi pesanti, tagliata a strisce). Il carbonio risulta quindi avvolto sull'anima a 45°. Per tenere le strisce a contatto con questa striscia di materiale espanso, ho usato la colla a contatto 3M77, sia sul carbonio sia sulla plastica. Ho tenuto un campione di questa calza autocostruita, per analizzarla dopo la catalisi e mostrarlo agli scettici. Il risultato è così incoraggiante che probabilmente userò lo stesso metodo anche per gli altri longheroni nelle prossime realizzazioni.
Una volta messa la consueta pappa di microballons, si chiude pian piano il tutto, tramite le spine di acciaio con diametro da 4 mm che fungono da riferimento, e si mettono quanti più morsetti da falegname si riesce a procurare (io ne ho usati 12).
Si mette il tutto in forno e si riapre dopo la catalisi
L'ALA - TERZA PARTE
Per l'apertura dello stampo non ho avuto problemi soprattutto grazie allo strato di vernice. Se avessi voluto verniciare l'ala fuori dallo stampo, avrei dovuto usare alcool polivinilico (PVA).
Ho effettuato il taglio delle fessure tramite dremel e supporto per fresare.
Il bidirezionale da 250 è un carbonio particolarmente tenace da tagliare e incidere. La scanalatura in zona cerniere l'ho ricavata con il dorso di un taglierino perchè viene perfetta, poi ho usato il dischetto del dremel per arrivare fino al peel ply senza danneggiarlo.
Ecco il movimento dei flap. In foto si nota la sezione della calza di carbonio autocostruita usata sulle parti mobili.
FUSOLIERA - PRIMA PARTE
Per la realizzazione della fusoliera, ho eseguito i seguenti passi :
- ho costruito un sacco per il vuoto con plastica sottile e molto deformabile
- ho incerato le superfici (10 mani di Formula 5)
- ho passato il PVA a spruzzo
- ho ricoperto la superficie dello stampo di nastro di carta
- ho dimenticato di passare la vernice trasparente nelle pareti interne dello stampo
- ho resinato alcuni strati di un carbonio speciale da 350g/m^2, di tessitura simile al carbonio Spread Throw (nome commerciale Textreme tm). Per ottenere la robustezza necessaria (e anche il peso), in alcuni punti ho impiegato 10 strati di tale carbonio. Credo che, con questa fusoliera, possa effettuare un atterraggio di punta senza danni. Sul direzionale ho aggiunto una striscia di kevlar da 60 per usarla come cerniera
- ho inserito il peel ply nello stampo, con la carta assorbente
- nel sacco, per la propagazione del vuoto, ho inserito una fune doppia
- ho applicato il vuoto (lo stesso delle ali)
In foto si nota come NON va messa la fune per la propagazione del vuoto. La fune va sempre messa attorno allo stampo, MAI dentro, pena zone con una superficie difettosa.
FUSOLIERA - SECONDA PARTE
Visto che il manufatto, al termine della catalisi, è chiuso e non è possibile inserire squadrette e boccole dopo la laminazione, la tiranteria va realizzata in maniera tale da poter essere montata prima della chiusura delle due metà.
Per la mia realizzazione, la squadretta ruota attorno alla baionetta del piano di coda che è in carbonio da 5mm, la baionetta è fissa (incollata al direzionale). Le seguenti foto mostrano il funzionamento. La squadretta a L trasmette il movimento del rinvio (e quindi del servo) a un piolino da 2 mm nel quota, che è tutto mobile. La squadretta a L è infulcrata nella baionetta del piano do quota.
Ho optato per questa scelta, dopo essermi consigliato con l'arch.Mauro Vignola, per avere meno giochi possibile. La scelta ideale sarebbe stata costruire una squadretta che funzionasse anche da cerniera attorno a boccole sul direzionale, ma il fatto che non ho un tornio, le difficoltà di accedere all'interno del direzionale, dopo la catalisi, per l'inserimento delle boccole in ottone, e la considerazione che eventuale pochissimo gioco sulle boccole avrebbe significato parecchio gioco sulla baionetta e quindi sul piano di coda, mi ha fatto propendere per la costruzione nel modo che segue. Ho lasciato quindi la baionetta del piano di coda fissa e incollata nel direzionale. Lasciare la baionetta fissa ha quindi comportato la realizzazione di una squadretta dotata di boccole in grado di scorrere agevolmente sulla baionetta del quota (tondino di carbonio da 5mm di diametro). Se avessi costruito boccole in ottone non perfette, avrei rischiato danni alla baionetta. Allora, per la realizzazione delle boccole, ho usato due strati di un sottile nylon da 1,5mm che ho ritrovato in dispensa. La squadretta è costruita con lo stesso carbonio usato per la fusoliera, che precedentemente avevo laminato per realizzare una piastra spessa 1mm. Ho quindi realizzato la squadretta, la zona del foro è formata da 3 strati di questo carbonio per avere uno spessore di 3mm. Poi ho praticato un foro da 5,5mm e ho incollato le boccole in nylon (una per lato, con foro da 5mm). Il foro sul carbonio della squadretta a L è più largo per evitare lo sfregamento carbonio-carbonio.
Nella meccanica si deve tener sempre conto della lunghezza dei bracci ai fini del gioco. Avete mai sentito il consiglio di tenere le squadrette sulle parti mobili più lunghe possibili per diminuire al massimo eventuali giochi con le forcelline? Qui vale lo stesso principio. Per via della lunghezza della squadretta, l'eventuale piccolo gioco fra baionetta (che è un tondino di carbonio da 5mm di diametro) e boccole della squadretta sarebbe stato trascurabile.
I portabaionetta dei pianetti di coda ruotano attorno alla baionetta (piano di coda tutto mobile), quindi ho dovuto costruire con cura i due portabaionetta (uno per pianetto), anche qui un piccolo gioco fra baionetta e portabaionetta sarebbe stato trascurabile per via della lunghezza della baionetta.
Ripeto, se avessi voluto tenere la baionetta del piano di coda mobile (per poterla anche estrarre) e non incollata al direzionale, la realizzazione sarebbe stata più complicata e avrei avuto bisogno di pezzi fatti al tornio. Inoltre il minimo errore di precisione sarebbe stato pagato con un gioco inaccettabile su un aliante veloce e molto manovrabile.
Ecco la squadretta con la forcellina già montata, in bianco le boccole in nylon. Il peso è molto basso, se si pensa che solo la forcellina supera i 2 grammi.
Il prossimo problema è stato come chiudere lo stampo. Per via del direzionale non accessibile internamente e della componentistica già montata, non avrei potuto usare un pallone come con i miei dlg. Un aiuto per la realizzazione è giunto dall'analisi delle fusoliere commerciali in mio possesso, e soprattutto dalla lettura di questo articolo in tedesco:
http://www.f5b.de/rumpfaufbau.html
Visto che già ci ho perso del tempo io, semplifico le cose agli interessati e racconto il succo.
In buona sostanza, il sito descrive i 3 principali metodi per la costruzione di questo tipo di fusoliere: bagnato su bagnato (come io faccio con i dlg), incollaggio asciutto e un metodo intermedio. Il metodo che l'autore preferisce, e che ho adottato anche io, è quello intermedio:
- si laminano le due metà dello stampo, come descritto sopra
- una volta completata la catalisi e messo a pari le superfici sbordanti che potrebbero non consentire la perfetta chiusura dello stampo, si resinano delle strisce di tessuto larghe circa 10mm con resina e parecchio addensante, e se ne incolla metà (nel senso della larghezza) lungo i bordi interni di un semistampo, in maniera tale che sporgano, dalle pareti del semistampo, 5 mm di carbonio. L'addensante serve a tenere le strisce laminate a contatto con le pareti interne dello stampo senza che scivolino o si spostino
- si lascia catalizzare per qualche ora fino a quando la striscia di carbonio ha la consistenza del cuoio (almeno il sito tedesco parla di cuoio)
- si mette altra resina e addensante su questa striscia e sul bordo interno dell'altro semistampo
- si mette la classica pappa di microballons sul direzionale
- si comincia a chiudere le metà degli stampi. Quando mancano alcuni mm, si inserisce una stecchetta nella chiusura dello stampo, per verificare che la striscia non sia finita sui bordi dello stampo (vedi prossima foto)
- infine si chiude come di consueto e si lascia catalizzare.
Semistampo, con già i bowden del direzionale e del quota passato. In foto si notano anche i pesi per il parziale fissaggio dei due longheroni del direzionale. Sul lato sinistro si nota anche un pezzo della striscia usato per chiusura.
Nella prossima foto di un semistampo, pronto per la chiusura, si nota:
- il carbonio sul direzionale è a 45°
- la squadretta del quota è completamente montata e assemblata, protetta con del nastro di carta che rimarrà nella fuso
- i longheroni del direzionale, in balsa verticale
- la striscia di carbonio parzialmente catalizzata arriva fino al direzionale. Le due metà del direzionale sono invece unite con i microballons, come con le ali in stampo.
Ecco la stecchetta con la quale spingo nello stampo eventuali parti della striscia di carbonio capitata sul bordi dello stampo
La fusoliera appena fuori lo stampo, ancora da rifilare:
Il vantaggio di costruire la fusolera in questo modo è sicuramente il fatto che, una volta fuori dallo stampo, è praticamente finita con i comandi già passati. Basta rifilare un pò, tagliare il direzionale, aggiungere la basetta, ed è tutto pronto. Inoltre non ci sono incollaggi fra le parti, ovvero meno peso e molta robustezza in più.
PROFONDITA'
Per la costruzione dei due semipianetti del profondità, per far prima, ho deciso di non preparare, temporaneamente, lo stampo dei piani di coda e di realizzarli in estruso + carbonio. La realizzazione però ha comportato ugualmente parecchio tempo, per via del fatto che non avevo portabaionette e quindi ho dovuto autocostruire tutto.
In foto l'anima in estruso, con i portabaionette costruiti avvolgendo alcuni strati di vetro attorno a un tondino di carbonio incerato e protetto con carta da forno.
Infine ho laminato i pianetti come di consueto (secondo questo metodo: LINK)
Il K di coda è enorme, 0,6!
COMPONENTISTICA
Per il centraggio del modello, ho verificato che molti modelli commerciali da F3F avevano il baricentro tra il 35 e il 40% della CMA. E così ho fatto anche io. Il baricentro è capitato quindi a 75mm dal BE (che per una corda di 180mm non è poco). Visto tutto il carbonio che avevo messo in zona cappottina (ho formato uno strato di 2-3mm!) sono bastati 130g di piombo, in parte in palline di piombo incollate direttamente nella punta del modello.
Ecco l'elenco della componentistica usata:
- 2 servi S3150 per i flap (sempre i migliori)
- 2 servi Turnigy spessi 10mm per gli alettoni (meglio di quanto pensassi!)
- 2 servi digitali Inolab con ingranaggi in carboxite per i piani di coda (ottimi!)
- ricevente Multiplex Synt
- 4 celle sub C ad alta scarica Intellect 1600mAh
- interruttore e indicatore di carica
Il cablaggio comprende cavo siliconico spesso e prese RS232. La grossa presa sulla fuso mi ha impedito la costruzione di vani portaballast.
Il peso del modello è 1630g in ODV.
Ho fissato il diedro longitudinale a poco meno di 1° e al collaudo non ho avuto bisogno neanche di una tacca di trim.
Ecco il modello finito dall'alto (ovviamente dopo il collaudo!):
Il modello dal basso, un solidissimo blocco di carbonio!:
Il collaudo sul pendio di Frosolone:
il sottoscritto, con la sua creatura:
Modello costruito per l'amico Antonio:
Ecco il terzo esemplare, altre info qui: Heavy Carbon 71
IL VOLO:
Il modello è veloce, ma non difficile. Ho ottenuto esattamente quello che cercavo: modello veloce e acrobatico, in caso di stallo non è critico e non stalla d'ala. I filmati parlano da soli. Nel video del collaudo ho volato con vento fino ad 80km/h, senza alcun problema e l'aliante è velocissimo. In un altro video, in condizioni assai fiacche, ho volato ugualmente bene grazie al profilo variabile di questo modello, e alla sua bassa tendenza allo stallo. E in effetti, verso la fine del secondo video, viene simulato uno stallo, che è prevedibile e facile da gestire poichè il modello abbassa il muso senza stallare di ala. Da questo punto di vista, XFLR5 ha mantenuto le sue promesse e il minimo svergolamento geometrico sull'estremità dell'ala (che sulla corda dell'estremità significa che il BE è più in giù" del BU di solo 1.7mm) è stato provvidenziale. Ovviamente il meglio di se lo dà con condizioni forti, dove dimostra di essere uno dei migliori modelli da 2 m in circolazione.
Inoltre con un K di 0.6 proprio più di un acrobatico che un termicatore, il modello è abbastanza stabile, anche se il poco diedro lo rende particolarmente sensibile sull'asse di rollio.
VIDEO:
Video alta risoluzione, ottime condizioni, ottimo montaggio.
Video del collaudo a Frosolone, in condizioni ottime (video di media qualità)
Video a Cerreto Sannita, con condizioni molto scarse (video di media qualità, telecamera spy glasses)
Video a Cerreto Sannita, condizioni buone (video di ottima qualità)
Video a Cerreto Sannita, ottime condizioni e camera GoPro HD sul modello (video di ottima qualità)