Polymer-Gleitlager im Ultraleichtflieger
11.12.2012 -
Um das Fliegen intensiv genießen zu können, ist das Gewicht des Fliegers ausschlaggebend. Umso leichter, umso unbeschwerter kann man durch die Lüfte gleiten. Und da jedes Gramm zählt, setzt B.O.T. Aircraft bei seinem Ultraleichtflugzeug SpeedCruiser SC 07 auf ultraleichte Kunststofflager.
Wie schwer ist ein Flugzeug, das zwei Personen bis zu 1.000 km weit transportieren kann, eine Höchstgeschwindigkeit von 250 km/h erreicht und laut Testpiloten komfortabel und übersichtlich sowie einfach und sicher zu fliegen ist? Die Antwort überrascht: Mehr als 295 kg muss ein Flugzeug mit solchen Eigenschaften nicht wiegen. Dass dem so ist, beweist das Unternehmen B.O.T. Aircraft, das direkt am Rollfeld des Flughafens Oerlinghausen/Ost-Westfalen beheimatet ist. Mit rund 50.000 Flugbewegungen pro Jahr ist er einer der weltgrößte Segelflughäfen und hier wird seit 2009 auch das Ultraleichtflugzeug SpeedCruiser SC 07 gebaut.
Die Grundkonstruktion der Maschine stammt vom polnischen Flugzeugentwickler Jerzy Cisowski. Grundlegend optimiert wurde diese als die von Jürgen Ostermeier und seinen drei Partnern gegründete B.O.T. Aircraft die Produktion übernommen hat.
Auf bewährte Technik setzen
Die Konstruktion lässt sich am Beispiel der Bugradaufhängung demonstrieren. Die Feder ist ganz oben an der Befestigung angebracht, was für eine optimale Einleitung der Kräfte in den fast vollständig aus kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) gefertigten Flugzeugrumpf sorgt. Die Kräfte, die beim Landen auf das Bugrad einwirken, müssen bereits auf dem Weg zur Befestigung aufgenommen werden. Dafür sorgen im Wesentlichen die beiden Igubal-Flanschlager, die als Hauptrohrlagerungen genutzt werden und auch die beim Landen auftretenden hohen Querkräfte absorbieren. Unterstützend wirkt hier ein Iglidur-Gleitlager im Tauchrohr.
Sowohl Flanschlager als auch Gleitlager vermutet man nicht unbedingt in einem Flugzeug. Beide Bauteile stammen aus dem Konstruktionsbaukasten von Igus, der vor allem im Maschinenbau weit verbreitet ist. Doch da Jürgen Ostermeier in diesem Bereich tätig war, bevor er sein Hobby zum Beruf machte, waren ihm die High-Tech-Polymergleitlager von Igus ein Begriff.
Die Verbindung der Bugradaufhängung mit dem Rumpf hat Jürgen Ostermeier mit zwei Igubal-Flanschlagern vom Typ KFSM realisiert, bei der Führung des Tauchrohrs kommen Iglidur-J-Gleitlager zum Einsatz. Beide Bauteile werden aus tribo-optimierten Hochleistungs-Kunststoffen mit inkorporiertem Schmierstoff gefertigt, die gleichermaßen verschleißfest, wartungsfrei und montagefreundlich sind.
Stets sicher landen
Da die hochbeanspruchbaren Igus-Lager aus Kunststoff gefertigt werden, sind sie sehr leicht - und beim Bau eines Ultraleichtflugzeugs zählt jedes Gramm. Deshalb sind die Gleitlager aus Iglidur an zahlreichen Lagerstellen des SpeedCruisers verbaut. Einige sind sichtbar - zum Beispiel die kleinen Gelenkköpfe der Baureihe KBRM, die ebenfalls an der Bugradaufhängung zum Einsatz kommen und den Gleichlauf von Innen- und Außenrohr sicherstellen, wenn der Pilot auf dem Rollfeld lenkt.
Auch wenn der Pilot die Landeklappen betätigt, unterstützen ihn Igus-Lager. Die Antriebswelle wird von einem Spindelmotor getrieben, der hohe Kräfte aufbringen muss, weil er die Klappen gegen den Wind verstellt. Die Welle stützt sich auf Igubal-Flanschlagern der Baureihe EFSM ab und wird zudem von Igus-Lagern geführt.
Quer durch die Zelle verläuft ein stabiles Querrohr, an dem die Sitze quasi aufgehängt werden. „Bei einer unsanften Landung müssen das Rohr und seine Lagerung Kräfte aufnehmen, die dem Mehrfachen des Körpergewichtes der beiden Insassen entsprechen", erklärt Jürgen Ostermeier. Dieses Rohr wird durch ein Igus-Flanschlager mit der CFK-Zelle verbunden.
Von einer anderen Lagerstelle bleibt zu hoffen, dass sie im Flugbetrieb niemals hohe Kräfte aufnehmen wird. Denn Ultraleichtflugzeuge sind mit einem Rettungsfallschirm ausgerüstet, der im Notfall pyrotechnisch ausgelöst wird. Im SpeedCruiser SC 07 ist der Fallschirm an zwei Rohren in der Zelle eingehängt. Ostermeier hat sich hier für die Stehlager-Baureihe KSTM mit drehbarer wartungsfreier Kalotte entschieden, die einen sphärischen Ausgleich ermöglicht. Somit kann man den Fallschirm - der in vorgeschriebenen Zeiträumen neu gepackt werden muss - bei Wartungsarbeiten einfacher ausbauen.
Verschleißfreie Führung
Auch die Bedienelemente sind wartungs- und verschleißfrei gelagert - zum Beispiel der Steuerknüppel, mit dem die Quer- und Längsneigung des Flugzeugs justiert wird. Er erhält seine Beweglichkeit durch ein Igubal-ESTM-Stehlager. Mehrere Igus-Lager verschiedener Bauarten aus Hochleistungs-Polymeren sind auch im kombinierten Gas-/Brems-Hebel verbaut. Die Lager werden hier so vorgespannt, dass der Hebel in der gewählten Stellung verbleibt.
Eine weitere konstruktive Detailaufgabe hat Jürgen Ostermeier mit dem Ingenieurswerkstoff Iglidur J gelöst. Im CFK-Rumpf werden viele Bohrungen und Aussparungen eingebracht, durch die zum Beispiel die mechanische Betätigung von Höhen- und Seitenruder oder die Kevlarstränge des Rettungssystems geführt werden. Bearbeitetes CFK ist aber sehr scharfkantig, weshalb an den Bohrungen Gleitlagerbuchsen eingepresst werden, die eine verschleißfreie Führung von Wellen und Zügen sicherstellen.
Möglichkeiten der Gewichtsreduzierung
Dass die Optimierungsarbeiten am SpeedCruiser SC 07 vorangetrieben werden, zeigt eine aktuelle Überlegung von Jürgen Ostermeier, die sich aus einem Gespräch mit Igus-Verkaufsberater Marcus Kleine ergab. Noch werden die Führungsgestänge für die Höhenruder an den Tragflächen mit metallischen Gelenklagern geführt. Bei den nächsten Maschinen, die gebaut werden, kommen eventuell schon Igus-Lager zum Einsatz - dann könnte man nochmals Gewicht sparen.