Kupper Ku 4 Austria

[ThomasF]

Ich habe in letzter Zeit viel über die Kupper Ku 4 Austria zusammengetragen.





Normandie 2011

Ich möchte mit einem Artikel aus der Zeitschrift Flugsport 1930 und 1931 beginnen.

Segelflugzeug Ku 4 — „Austria"

Das Muster Ku4, im Auftrage von Robert Kronfeld gebaut, ist eine Fortentwicklung des Musters Mü3 (Kul) — „Kakadu" der Akademischen Fliegergruppe München vom Jahre 1928 und wie letzteres ein freitragender Hochdecker mit großer, nach außen zunehmender Wölbung und starker Zuspitzung des Tragwerks bei besonders geringer Länge des Leitwerksträgers. Die Ausrüstung des Segelflugzeuges von heute ist in wenigen Jahren an Umfang und Gewicht derart gewachsen (Fallschirm, Blindfluggerät), andererseits die Anforderungen an Festigkeit, also mit anderen Worten die zu fordernde Biegungsbruchlast und der Bruchstaudruck für das Flugwerk, daß es von vornherein als aussichtslos erschien, bei einer Spannweite von 19 bis 20 m in einer Neukonstruktion darüber hinaus auch noch die Flugleistungen erheblich zu verbessern. Andererseits lag die Erfahrung des Bestellers vor, daß eine (bei dem heutigen Stand des Segelflugzeugbaues nur mehr) bescheidene Verbesserung der Sinkgeschwindigkeit, Gleitzahl und Geschwindigkeitsspanne von derartigem Wert für Strecken- und meteorologische Forschungsflüge sein kann, daß sie unausbleibliche fliegerische Mängel solch „überzüchteten" Gerätes reichlich aufzuwiegen vermag. Handelt es sich ja bei der Technik des Strecken-Segelfluges darum, von einem Aufwindfeld aus das nächste überhaupt zu erreichen (oder aber zu verfehlen, was für eine den Flug beendende Zwangslandung entscheidend ist), ferner oft darum, Zeit zu sparen, indem das Anfliegen von nicht auf dem Kurs liegenden Aufwindfeldern möglichst unterlassen wird. So ist z. B. auch zu wünschen, daß es immer seltener nötig wird, an einem Hang kreisend auf Wolkenanschluß zu warten; dann aber sinken die Anforderungen an die Wendigkeit des Flugzeuges beträchtlich. So wurde trotz aller Bedenken in bezug auf die Landeeigenschaften die ungewöhnliche Spannweite von 30 m gewählt; denn einerseits handelt es sich hier um eine Sonderausführung, die nur für ganz spezielle Zwecke von Hand eines besonders erfahrenen Piloten eingesetzt werden soll, andererseits steht zu hoffen, daß auch bei dieser erheblichen Spannweitenvergrößerung wie bei der bisherigen Entwicklung der Segelflugzeuge die Wahrscheinlichkeit, unvorbereitet landen zu müssen, weiter beträchtlichsinkt.






Die Zweiteilung der Kakadu-Fläche (statt der vordem für Maschinen größerer Spannweite gebräuchlichen Dreiteilung) hat inzwischen Schule gemacht; sie gestattet, die Bauhöhe nach innen stetig anwachsen zu lassen (ohne Knicke in Holmgurten), verringert die Zahl der Beschläge und den Trägheitsradius, was vor allem für die Landebeanspruchung des Flugwerks bei zentralem Fahrwerk wesentlich ist. Aus ihr entstand die Vierteilung der Austria-Fläche mit Rücksicht auf Landtransport. Ein Mittelstück von nur 0,40 m Breite ist in den Rumpfaufbau unlösbar einbezogen, um auf diese Weise die geometrische Durchdringung von Flügel und Rumpf strömungstechnisch einwandfrei ausführen zu können. Beim Kakadu war erstmals das extrem gewölbte Profil Gött. 652, das von A. Lippisch herrührt, für die Fläche verwendet worden, und zwar an der Flügelspitze identisch, an der Wurzel auf 1 : 5,8 verdickt bei auf 9% verminderter Pfeilhöhe des Kreisskeletts. Der Maximalauftrieb dieser Fläche erwies sich als noch größer als im Göttinger Windkanal und selbst bei böigem Wetter fliegerisch ausnützbar (hohe Trudelsicherheit). Dagegen treten im Schnellflug (wenn auch etwas später als im Windkanal) Abreißerscheinungen an der Unterseite der Flügelnase auf, welche die Gleitzahlen bei Geschwindigkeiten über 80 km/Std. stark verschlechtern. Da für den Verwendungszweck der Austria eine mindestens ebenso kleine Minimalgeschwindigkeit, jedoch rund um die Hälfte größere Maximalgeschwindigkeit zu fordern war, fielen diese Profile in starrer Ausführung von vornherein aus, zumal die Wahrscheinlichkeit groß ist, daß die im Windkanal gemessenen phantastisch guten Profilgleitzahlen nicht zutreffen (da sie aus jeder Systematik der Göttinger Profilmessungen herausfallen). Trotz der Fehlschläge anderer Autoren wurden für die „Ku4" Verstellprofile entworfen (ohne daß hierfür irgendwelche Windkanal-Messungen gemacht worden wären). Der zusätzliche Gewichtsaufwand war in unserem Fall gering; denn
1. werden nur Klappen von prozentual kleinem Tiefenverhältnis bewegt;
2. müssen solche zur Quersteuerung sowieso über einen großen Teil der Spannweite vorhanden sein;
3. empfahl es sich schon allein aus Gründen der Stetigkeit des Festigkeitsaufbaues der Tragfläche, den die Klappen tragenden Hilfsholm bis zum Rumpf durchlaufen zu lassen;
4. hätte die Formerhaltung der nicht durch Klappen gebildeten Spierenenden in Holzbau Schwierigkeiten gemacht, während für die langen Klappen stumpf geschweißter Stahlrohrbau gewählt wurde, der z. B. auch den Vorzug mit sich brachte, die Klappen je nur mit einem einzigen Hebel an einem Ende anzutreiben. Im Vergleich zum Kakadu sind die Profilnasen etwas spitzer und der Auslauf fast geradlinig; an der Klappendrehachse sind in mittlerer Klappenstellung einspringende Ecken, um ausspringende möglichst zu umgehen; in gewölbtester Stellung sind die Profile denen des Kakadu nicht unähnlich; im ganzen verspricht die Wölbungsveränderlichkeit eine Verringerung des Risikos eines konstruktiven Fehlschlags, zumal die schon aus betrieblichen und Gründen der Flügeldurchbiegung gebotene Unterteilung in insgesamt 6 Flügelklappen gestattet, auf Grund der Flugerfahrungen auch die Wölbungsverteilung über die Spannweite ziemlich frei zu variieren.

Konstruktionseinzelheiten d. Ku 4 Austria.





Hauptholm-Beschlagsätze zum Außenflügelanschluß (fertig zum Einbau).





Hauptholmbeschlag an Flügelwurzel samt Baldachinbeschlag und dessen Distanzrahmen (vor dem Einbau).






Mitte links: Pedalsteuersatz „Ku 4" (Seitensteuer und Bremse). Das aus 4 Seilrädern bestehende Differential.





Leitwerksträger im Bau.





Außenflügelanschlußbeschlag am Innenflügel, zerlegt. Beachte: Konusbolzen a mit Gewindespindel b, Anschlagplatte c, Distanzröhrchen d und Stiftschrauben e, welche die eigentlichen Beschläge zusammenhalten.





Bootskörper samt Turm im Bau.









Außenflügel-Innenende unbeplankt, und Innenflügel- Wurzel unbeplankt.
Die rund 9,3 m langen Innenflügel sind von trapezförmigem Grundriß, die etwa 5,5 m langen Außenflügel schließen daran mit etwas geringerer Zuspitzung und einem Knick in Verwindung und Aufriß an, um unter Ausnutzung der aus Transportgründen einmal notwendigen Trennstellen die gewünschte Auftriebsverteilung und gewisse Flugeigenschaften zu erzielen. — Der Endantrieb der je dreifach kugelgelagerten stoffbespannten Klappen erfolgt an den Trennstellen der Außen- und Innenflügel bzw. Innenflügel und Rumpf, und zwar über je einen Winkelhebel und Stoßstange (auf Flügelunterseite), die einzigen im Luftstrom liegenden Steuerungsteile. Im Flügelinnern führt die Stroßstange zu ein und demselben (bei jedem der 3 Klappenpaare jedoch anders eingestellten) Differential; jede Klappe hat ihre durch die ganzen Innenflügel getrennt laufenden Seilzüge, wobei die Kupplung der Seilhebel an allen 4 Flügeltrennstellen automatisch bei Flügelmontage geschieht, ähnlich wie bei verschiedenen Konstruktionen der Akaflieg Darmstadt; jedoch tragen die Kupplungs-Stoßstängchen Kugelköpfe, welche in Pfannen der Gegenhebel laufen und bei Montage unter Federzug mittels die Pfannenpaare verbindender kreisbogenförmiger Gleitbahn selbsttätig in Betriebsstellung gebracht werden.
Die automatische Kupplung der Antriebe zusammen mit deren Verlegung an die Flügeltrennstellen vermied jedwede Kontrollöffnungen in der Flügelhaut, also Störung des Torsions Verbandes, Gefährdung der Oberflächenglätte, Zeitverluste und Irrtümer bei der Montage und Möglichkeit des Verlustes von Bolzen und gibt leidlichen Schutz gegenüber tändelnden Zuschauern. Da im Flügelinnern nur völlig freie Seillängen laufen und alle wartungsbedürftigen Teile unmittelbar an den Flügeltrennstellen liegen, kann die gesamte Steuerung im abmontierten Zustand des Flugzeuges (also nach jedem Streckenflug ohne Rückkehr zum Startgelände) kontrolliert werden. — Die Biegungsbeanspruchungen des Tragwerks übernimmt ein I-Holm aus mehrfach verleimten Kieferngurten und Sperrholzsteg, die Verdrehung die die ganze Fläche bis zum Klappenhilfsholm bedeckende Beplankung aus diagonal gefasertem Birkensperrholz. Damit wird
1. die höchste Schubfestigkeit von Sperrholz ausgenützt (unter 45 Grad zur Faser),
2. Zusatzspannungen in diesem möglichst herabgesetzt (da der Elastizitätsmodul für Biegungsspannungen im diagonal gefaserten Sperrholz nur ein Bruchteil des der Kieferngurten, andererseits der I-Holm wenig drehsteif),
3. Formerhaltung und Glätte der Flügeloberfläche sowie örtliche Festigkeit ziemlich groß;
4. einfache Verbindung der stumpf an Haupt- und Klappenhilfsholm stoßenden Spieren erreicht und 5. Neben rechnerischer Klarheit eine B-Fallfestigkeit erreicht, die fast genau so groß ist wie die im A-Fall, was der fliegerischen Erfahrung entspricht, mit ziemlich konstanter Beschleunigung abzufangen und nicht etwa bei großem Staudruck mit kleinerer als bei geringem!
Die Flügelverbindung geschieht beim Außenflügelanschluß am Haupt- und Querruderhilfsholm, bei der Flügelwurzel überdies an einem Nasenholm, der im inneren Drittel der Innenflügel verlaufend endet. Die zwei Nasenholm-Konusbolzen greifen beim Montieren von selbst in nachstellbaren Sitz und übertragen praktisch keine Biegung; die biegungssteife Verbindung der Klappenhilfsholme erfolgt durch senkrechte zylindrische Federbolzen, deren Kopf praktisch nicht aus dem Profil herausragt; die Hauptholmverbindungen erfuhren besondere Sorgfalt: Die Beschläge umfassen die Gurten auf deren Oberund Unterseite, wozu an den Trennstellen der Mittelsteg durch zwei Außenstege ersetzt ist (also ein kurzes Stück Uebergang zum Kastenholm). Auf Links-Rechts-Gewinde einer senkrechten Spindel sitzen zwei Konusbolzen, welche durch Drehen der Spindel von innen nach außen in die Gurtbeschlagaugen gepreßt werden und selbst sichern, während das Lösen durch umgekehrtes Drehen der Spindel geschieht, wobei der evtl. früher lösende Bolzen an einen gegen Drehung führenden Anschlag stößt. Die ganze Verbindung liegt vollkommen unter der Flügelhaut; ihre Bedienung geschieht ausschließlich durch ein lO-mm-0-Kreisloch auf Flügelunterseite mittels Vierkantschlüssel. Damit wird erreicht: Wegfall von Schlitzverkleidungen und Handlöchern, herausragender Beschlagteile oder Bolzen, also äußerste Oberflächenglätte; Unverlierbarkeit, Unverwechselbarkeit von Bolzen, raschestmögliche Montage.
Die ganze Flügelhaut ist durch je zwei zwischen den Spieren parallel zu diesen innen aufgeleimten Kief ernleistchen ausgesteift. — Die Bolzen, welche die Beschläge mit den Holmgurten verbinden, können im abmontierten Zustand der Flächen ohne weiteres von innen nachgezogen werden, wenn die Gurten im Laufe der Zeit schwinden sollten.
Die Größe der Spannweite, die negative V-Stellung der Außenflügel und die Biegungsweichheit des ganzen Tragwerks verlangten eine beträchtliche Höhe der Flügelwurzel über dem Boden: auch für das Leitwerk war möglichster Bodenabstand in Landelage erwünscht. Andererseits ist der Raumbedarf für Führer und Ausrüstung nicht größer als bei kleinen Maschinen. Daraus ergab sich folgender neuartiger Rumpfaufbau: Der Führer sitzt dicht über dem Boden in einem Boot von 0,55 m größter Breite; dieses Boot geht in weichen Linien über in einen Turm von stromlinienförmigem Querschnitt, der im unteren Teil die Heckschneide des Bootes darstellt, im mittleren den Kopfabfluß und oben in den erwähnten Flügelstummel von 0,4 m Breite übergeht, aus dem nach hinten annähernd wagrecht eine das Leitwerk tragende Röhre wächst. Der Turm ist Sollbruchstelle zum Schutz der kostbaren Fläche. Auch der ganze Rumpf enthält keinerlei Kontrollklappen; wenn Flächen und Leitwerk abgenommen sind, kann die ganze Steuerung durch den Heckstummel, die großen Oeffnungen in den Flügelanschluß-Stummel-Kastenrippen, im Führersitz, nach Herausnahme des Fallschirms hinter diesem und nach Abnahme der durch Federzug auf Stifte gepreßten Bootsnase von vorne eingesehen werden. Das Führerboot besitzt einen inneren Boden, der wie der Sitz mit Spanten, Holmen und Außenhaut kraftschlüssig verbunden ist. Als Fahrwerk dient ausschließlich die Kufe, während der Leitwerksträger keine Spornkräfte übernimmt. Die Kufe besteht unter dem Führerboot aus dem üblichen Blatt (Esche, mehrfach verleimt), das mit Luftschläuchen gegen den Bootsboden abgefedert und seitlich (ebenfalls unter der Segeltuchverkleidung) durch Gummizüge gehalten wird; nach hinten trägt sie jedoch eine starre Verlängerung, die mittels Druckgummi-Federbein gegen den die Flügelanschlüsse tragenden Hauptspant mit sehr großer Arbeitsaufnahme abgestützt wird. Am hinteren Ende dieses Kufenstummels, also in dessen Totwasser, liegt völlig unverkleidet die Ausklinkvorrichtung, die mittels Bowdenzug vom Handrad aus zum Start ausgelöst werden kann. Die Steuersäule im Führersitz trägt ein Handrad (Segmente) für Querruder; die 6 Querruderklappen sind mit der Höhensteuerung direkt gekuppelt, ferner von Hand in Rasten zur wahlweisen Wölbungsänderung, gegenüber der Höhensteuerung verstellbar durch einen Hebel, der knüppelartig neben der Steuersäule links angebracht ist. Das Höhenleitwerk besteht aus Flosse und Ruder; die Höhenflosse trägt als Endscheiben zwei Seitenflossen (ähnlich der Junkers K 47, jedoch fast symmetrisch nach unten und oben). Dieser Aufbau gibt eine erträgliche Gesamthöhe und macht den Leitwerksträger fast frei von Verdrehungsbeanspruchungen. Die Bauweise der drei Flossen entspricht vollkommen der der Flächen, die der drei Ruder ganz der der 6 Querruderklappen, desgl. die Steuerungskupplungen am Heck sowie die Befestigung der Flossen untereinander und am Leitwerkträger den bei der Fläche beschriebenen Kupplungen für Haupt- bzw. Klappenhilfsholme, so daß auch hier rascheste Montage gesichert ist, zumal das komplette Leitwerk unzerlegt in den Transportwagen paßt.





Die beiden Seitenruder können als Luftbremse (beim Landen u. U. einmal Bruch vermeidend) beide nach außen gespreizt werden, indem beide Seitensteuer-Pendelpedale (gleich bei welcher evtl. Seitensteuersteilung) mit großer Kraft entgegen einer Federvorspannung vorgetreten werden, die bei Nachlassen der Fußkräfte das die Ruder spreizende Differential durch Anschlag wieder (für normale Fußkräfte) blockiert.
Imprägnierung: Außen: ein Nitro- und ein Oellack-Ueberzug, beide ein Pigmentgemisch enthaltend; innen: Paraffin, aus Lösung.
Spannweite 30,00 m,
gesamte Tragfläche 34,97 m2 ,
Höhenleitwerk 3,33 m2 ,
Seitenleitwerk 2 X 1,04 m2.
Gewichte: 2 Außenflügel und 2 Innenflügel, also gesamtes Tragwerk mit Ausnahme des nur 0,4 m breiten, zum Rumpf gezählten Baldachins 263,3 kg,
2 Seitenleitwerke und 1 Höhenleitwerk, also gesamtes Schwanzleitwerk 31,1 kg,
Rumpf samt Fahr werk (Baldachin) und Instrumentierung 98,0 kg.
Rüstgewicht 392,4 kg.
Zufüllung: (Führer 70, Fallschirm 7 kg) 77,0 kg.
Fluggewicht 469,4 kg.
Flächenbelastung G/F = 13,43 kg/m2 ;
Klafterbelastung G/b2 = 0,522 kg/m2.


Weitere Bilder habe ich auchnoch gefunde/gesammelt.





































































Erstmal genug, Vieleicht hat jemand Lust zum Bau!

Gruß
Thomas

[ThomasF]

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