2.1 Das Segel als Vorlage

Ein Segel hat - wenn auch unter anderen Bedingungen - etwa die gleiche Aufgabe wie ein Schlagflügel. Es soll bei wechselnden Anströmungsrichtungen möglichst viel Schub erzeugen.

Durch Materialauswahl, Zuschnitt, Stückelung, Trimmen des Segels und Einstellen des Riggs kann man die Segeleigenschaften in weiten Grenzen variieren. Latten geben dem Segel mehr Stabilität und ein optimales Profil. Über die Herstellung des Segels und seine praktische Anwendung findet man viele Beschreibungen mit ausgefeilten Hinweisen.

Es wurden zwar schon eine ganze Menge Membran-Schlagflügelsysteme entwickelt, es gibt aber kaum detaillierte Informationen darüber (Ausnahme siehe Weblink 3).

2.2 Einfache Membranschlagflügel

Die Triebschwinge von Alexander Lippisch (ca. 1937) war offensichtlich für die Schuberzeugung optimiert. Dazu wurde die Flügeltiefe im äußeren Flügelbereich sehr groß gestaltet. Zur gleichzeitigen Auftriebserzeugung war diese Triebschwinge aber nicht gedacht. Sie ist lediglich ein Propeller mit wechselnder Drehrichtung.

2.3 Einfacher Membranschlagflügel
mit Segellatten

Hier ein berühmter Membranschlagflügel, ausgestattet mit kleinen Segellatten zur Stabilisierung der Membrane, entwickelt von A. Pénaud (Frankreich 1872).
(Mehr Informationen - in Englisch - siehe Weblink 4)

2.4 Aktive Verwindung durch Holmdrehung

Membranschlagflügel von Erich v. Holst (1943) mit vom Antrieb gesteuerter Flügelverwindung im Armflügelbereich durch Holmdrehung. Dazu ist nur die Rippe am Ende des Armflügels (Nr. 9) fest mit dem Holm verbunden. Dieser ist an einen Kurbelantrieb angeschlossen, der sowohl die Schlag- als auch die Drehbewegung des Holmes bewirkt.

2.5 Aeroelastische Verwindung
durch Holmtorsion

Das Schlagflügelmodell des Tschechen Cenek Chalupsky (1934) flog auch ohne Leitwerk stabil. Die damit erzielte Steigleistung gilt heute noch als sehr beachtlich.

2.6 Nurflügel-Ornithopter

Ornithopter ohne Leitwerk, entwickelt von Jean-Louis Solignac (Frankreich 2000).

Das Schlagflügelmodell hat eine sehr einfache und leichte Antriebsmechanik und wird von einem Gummimotor angetrieben. Bei einer Spannweite von 15 cm hat es nur ein Gewicht von 0,6 Gramm. Die mit dem Modell erzielten Flugleistungen sind erstaunlich gut. (Zur Bauweise des Schlagflügelmodells siehe auch Weblink 6)

Das Besondere an diesen Schlagflügeln ist das durch Segellatten geformte, nach unten gewölbte Flügelprofil. Dadurch fliegt das Modell auch ohne Leitwerk in einer stabilen Fluglage. Das lässt sich theoretisch mit der Druckpunktwanderung bei dünnen Profilen erklären und durch nebenstehenden Versuch mit einem Papierflieger testen. Der Querschnitt dieses Papierfliegers entspricht einem nach unten gewölbten Profil.

2.7 Tandemanordnung

Ornithopter mit einem einer Libelle nachempfundenen Schlagflügelpaar, entwickelt von Erich von Holst (1943).

Zur Vereinfachung der Mechanik sind die direkt gegenüberliegenden Flügelhälften jeweils zu einer starren Einheit verbunden. Auf diese Weise wird der Modelldruckpunkt zwischen den beiden Flügeleinheiten fixiert.

2.8 Triebflügel

Durch Technisierung des Flugprinzips einer Libelle hat Erich von Holst (1940) sein Triebflügelmodell mit zwei gegenläufig rotierenden Dreiblattflügeln entwickelt (siehe Video vom fliegenden Triebflügelmodell Weblink 7). Der Schlagwinkel einer Schlagrichtung beträgt dabei 180° bzw. der einer ganzen Schlagperiode 360°.

Drei statt zwei Flügelblätter je Rotor ermöglichen eine konstante, tragende Kraft (siehe auch Bauform des ENTOID von Velko T. Velkov (2007) Weblink 8).

2.9 Schuberzeugung mit oszillierendem Flügel

Schub entsteht auch durch Auf- und Abbewegung eines starren Flügels im Flug. Dazu muss aber der Auftrieb bzw. die Querkraft bei der Aufwärtsbewegung kleiner sein als bei der Abwärtsbewegung. Je größer der Unterschied, um so besser für den Schub (siehe Flugprinzip/Vektordiagramm). Außerdem ist im Regelfalle eine ständige Anpassung des Einstellwinkels erforderlich.

2.10 Rotationsflügel

Um die Beschleunigungskräfte in den Schlagendlagen zu vermeiden hat man auch Schlagflügel gebaut, die auf einem Kegelmantel rotieren, dessen Kegelspitze an der Flügelwurzel liegt.

2.11 Mit nicht verwindbarem Armflügelabschnitt

Membranschlagflügel mit mechanisch nicht verwindbarem Armflügelbereich und passiver Verwindung des Handflügels. Aus aerodynamischer Sicht erfolgt aber im Bereich des Armflügels, durch die hinten anschließende Handflügelmembrane, dennoch eine Art Verwindung.

Der Armflügel ist dreieckförmig und hat an der Flügelwurzel eine große Flügeltiefe. Arm- und Handflügelmembrane überlappen sich in Spannweitenrichtung. Der Handflügelholm konnte offensichtlich im Handgelenk eine kleine Schlagbewegung ausführen. Die Handflügeltiefe wurde später vergrößert (siehe auch Konstruktion der Triebschwinge von Alexander Lippisch).

Entwickelt wurde diese sinnreiche Schlagflügelkonstruktion der Seagull von Percival H. Spencer (USA 1958) - siehe Weblink 10.

3.1 Mit künstlichen Federn

Um die Verwindung zu erleichtern, kann man die geschlossene Tragfläche auffächern. So etwas kommt bisher insbesondere bei großen, manntragenden Schlagfluggeräten zur Anwendung.

Nebenstehend der Schlagflügel mit gestaffelter Flügelspitze vom manntragenden Schwan 1, entwickelt von Walther Filter (1956, auf der Hannover Messe 1958). Der Anstellwinkelausschlag der als einzelne Tragflächen ausgebildeten Federn war steuerbar.

Selbst für die Schwenk- und Spreizbewegung der Federn gibt es alte Konstruktionsvorschläge. Beim EV7b wurde dagegen nur mit einfachen Federausführungen experimentiert.

3.2 Mit schräger Handflügelachse

Eine besondere Variante eines Schlagflügels kommt von K. Herzog (1963). Bei diesem Flügel steht die Verdrehungs- bzw. Verwindungsachse nicht senkrecht zur Schlagachse.

Der Armflügel sollte im Schultergelenk neben der Schlag- auch eine Drehbewegung ausführen. Durch Gummifäden zwischen Arm- und Handflügel wurde letzerer ein wenig nach unten gezogen (aeroelastischer Flügel).

Dies ist auch ein früher Vorschlag für einen Gelenkschlagflügel mit einer zusätzlichen Schlagbewegung des Handflügels.

Der Profilknick bzw. die Trennlinie zwischen Arm- und Handflügel verläuft etwa an der gleichen Stelle wie beim oben erwähnten Membranflügel von P. H. Spencer.

3.3 Verwindung durch Kippen der Flügelnase

Das Besondere an dem Verstellpropeller von John Drake ist, dass zur Flügelverwindung nicht die Flügelendfahne sondern die Flügelnase gedreht wird (England, Flugversuche 1978).

3.4 Mit stufiger Verwindung

Eine angenäherte Flügelverwindung erhält man auch durch Verdrehung einzelner, relativ verwindungssteifer Flügelabschnitte.

Auch das Modell EV4 (1979) war mit so einer Verdrehung einzelner Flügelabschnitte ausgestattet. Allerdings wurde in diesem Fall die Drehungen vom Flügelantrieb aktiv gesteuert.

3.5 Verwindung durch
Hilfsholm-Schlagbewegung

Hier wird die Flügelverwindung durch eine phasenverschobene Haupt- und Hilfsholm-Schlagbewegung erzeugt - entwickelt von Emile Räuber (Frankreich 1909).

3.6 Servo-gesteuerte Flügelverwindung

Das ist ein flugfähiger und naturgetreuer Nachbau eines Flugsauriers - eines Quetzalcoatlus Northropi (QN).
Die Aerodynamik dieses Ornithopters sollte dem Original vollständig gleichen. Die Idee dazu stammte von dem kreativen Genie Dr. Paul MacCready (USA 1985).

Die Flügelverwindung wurde über Servos gesteuert und die Fluglage durch Vor- und Rückbewegungen der Flügelspitzen und durch Nickbewegungen des Kopfes stabilisiert.

(Details - auch zum Antriebsprinzip - siehe Zeitungsartikel
über das Projekt von Paul MacCready und weitere Infos über Weblink 16.)

3.7 Scherverwindungsprinzip

Hier ein aeroelastisch verwindbarer Profilschlagflügel nach dem Scherverwindungsprinzip. Dieses System ermöglicht die Verwendung einer relativ unelastischen Bespannung. Bei nicht zu großer und konstanter Verwindung längs des Flügels ist die Profiltreue dabei sehr gut.

Die Verwindungselastizität wird hier hauptsächlich durch den als Flügelnase ausgebildeten Holm bestimmt. Erfunden wurde dieses System von Professor James D. DeLaurier und Jeremy M. Harris (Kanada 1994).

Auch der Ornithopter mit seiner Dreiteilung des Schlagflügels ist interessant. Jeremy M. Harris hat ihn 1977 zum Patent angemeldet.

3.8 Schalenflügel

mit aktiver Flügelverwindung durch vom Antrieb gesteuerte Holmdrehung, entwickelt von Albert Kempf (Frankreich 1998) (Siehe Weblink 18).

Die Flügeloberseite besteht offensichtlich aus einer gewölbten Hartschale, die auf der Unterseite mit Schaumstoff zu einer profilierten Tragfläche geformt wird.

Eine lange dünne Platte mit gewölbtem Querschnitt lässt sich leicht und faltenfrei verwinden. Auch der oben erwähnte Scherverwindungsflügel nutzt diese Eigenschaft. Diese Schlagflügelkategorie wird hier als Schalenflügel bezeichnet.

Im Aufsatz Schlagflügelkonstruktionen (Vers.2.3 PDF 1,8 MB) stehen weitere Informationen über diese Schlagflügelkonstruktionen.

Die hier im Zusammenhang mit den EV-Modellen entwickelten Schlagflügel finden Sie im Abschnitt Gelenkschlagflügel.