FVA 21: Wölbklappenautomatik

Auf Initiative des Ehrenmitgliedes und unermüdlichen Förderers der FVA, Herrn Prof. Dr.-Ing. A.-W. Quick, erhielt die FVA im Jahre 1972 einen Forschungsauftrag über eine „Automatische Wölbklappenverstellung für Segelflugzeuge“, der von der Deutschen Forschungs-Gemeinschaft DFG finanziell unterstützt wurde.

Profile mit Wölbklappen bringen höhere Segelflugleistungen gegenüber Profilen ohne Wölbklappen nur dann, wenn die Wölbklappen entsprechend dem ca-Bedarf des Flugzeuges richtig eingestellt werden. Der Pilot muss daher je nach Flächenbelastung und Fluggeschwindigkeit den Wölbklappeneinstellwinkel auf einem optimalen Wert halten. Bei Überlandsegelflügen ist es notwendig, die Fluggeschwindigkeit abhängig von dem gemittelten Steigen der thermischen Aufwinde und vom angetroffenen augenblicklichen Sinken oder Steigen der Luft zu variieren. Die so bedingte ständige Verstellung der Wölbklappen bedeutet für den Piloten eine zusätzliche Belastung. Würde man die Verstellung der Wölbklappen einer Automatik überlassen, so wäre der Pilot entlastet und die Handhabung des Wölbklappenflugzeuges der eines einfacher zu fliegenden Segelflugzeuges ohne Wölbklappen gleichgestellt. Projektleiter wurde Heiner Oberdörster, der die Betreuung der Arbeit bis zum erfolgreichen Abschluss im Jahre 1975 übernahm.

Nach umfangreichen Vorstudien kam man zu dem Ergebnis, die Regelung des Wölbklappenanstellwinkels vom Anstellwinkel des Flugzeugs abhängig zu machen. An einer geeigneten Stelle in der Rumpfseitenwand wurde ein nach außen ragendes Windfähnchen angebracht, das sich im Fluge ohne Verzögerung entsprechend dem jeweiligen Anstellwinkel des Flugzeuges verstellte. Der am Windfähnchen gemessene Winkel wurde durch einen Feldplatten-Differentialfühler in ein elektrisches Signal umgewandelt und einem Regler zugeführt. Dieser steuerte über elektrische Wegeventile die Verstellung des Wölbklappengestänges durch einen hydraulischen Arbeitszylinder, bis der Ist-Wert mit dem vorgegebenen Soll-Wert übereinstimmte.

Bei manueller Verstellung des Wölbklappenhebels schaltet sich, ebenso wie bei ausgefahrenem Fahrwerk und bei Start und Landeanflug, der Regelkreis automatisch ab.

Um einen Erprobungsträger für die Wölbklappenautomatik war die FVA auch nicht verlegen, denn durch die großzügige Unterstützung der Firma VFW-Fokker konnte man 1971 eine FK-3 (ein Ganzmetallsegelflugzeug der Offenen Klasse mit 18 m Spannweite und Wölbklappen) zu sehr günstigen Bedingungen erwerben.

Die Wölbklappenautomatik wurde im Frühjahr 1974 in die FK-3 eingebaut, und am 22. August 1974 erfolgte der Erstflug der kompletten Automatik. Im weiteren Verlauf des Jahres 1974 wurde die Anlage in mehr als 50 Flugstunden von ca. 20 verschiedenen Piloten erprobt.

„Das Fliegen mit der FK-3A (A = Automatik) war sehr eindrucksvoll. Der Wölbklappenhebel stellte sich, wie von Geisterhand bewegt, auf den optimalen Wert. Die Erwartungen wurden durch längere Messreihen bestätigt und zur allgemeinen Überraschung erhielten wir auch für den Kurvenflug optimale Werte. Die automatische Wölbklappenverstellung ermöglicht beim Streckenflug besonders gut einen Flugstil nach der McCready-Theorie. Es wird beobachtet, dass die Automatik in der Art einer Trimmung beim Verstellen die Kräfte vom Steuerknüppel nimmt. Bei zerrissener und bockiger Thermik erweist sich nach erster Beurteilung der Piloten die Regelung als zu empfindlich. Sie reagiert ebenfalls bei ruckartigen Knüppelbewegungen zu schnell. Dieser Nachteil wurde inzwischen mit Hilfe einer umschaltbaren Dämpfung aufgehoben, die bewirkt, dass nur noch länger andauernde Geschwindigkeitsänderungcn zum Verstellen der Wölbklappen führen.“ (aus FVA-Jahresbericht 1973/74)

Die gesamte Anlage wog in der FK-3A noch ca. 20kg. Im Gespräch mit einigen Herstellern von Hydraulikgeräten wurde jedoch bald klar, dass bei der Reduzierung des Gewichtes ein Kompromiss zu schließen sein würde zwischen der Gewichtsersparnis und der dadurch bedingten Verteuerung der Anlage. In den Jahren von 1976 bis 1978 gelang es der Fa. Liebherr ein Hydraulikaggregat für diese Anlage zu entwickeln, das in die LS 3a der FVA eingebaut wurde.

So entsprach die Wölbklappenautomatik voll den an sie gestellten Ansprüchen und wurde deshalb auch in weiteren Flugzeugen erfolgreich erprobt. Deshalb ist die einzige Kritik an der Automatik auch nicht technischer sondern fliegerischer Natur: Kritiker waren der Meinung, ein elektrisches Regelgerät hätte in einem Segelflugzeug nichts zu suchen. Trotzdem wurde die technische Leistung der FVA anerkannt.