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Leichtbaukonstruktionen aus Holz im heutigen Flugzeugbau

Christian Horn
Erschienen in
Zuschnitt 12: Holz in Bewegung
Dezember 2003 - März 2004, Seite 14


                                  

Höhenflug – Leichtbaukonstruktionen aus Holz im heutigen Flugzeugbau
 
  
Wenn Sie demnächst mal wieder mit Ihrem Sportflugzeug fliegen und von einer anderen Maschine überholt werden, dann kann das am Franzosen Pierre Robin liegen und daran, dass Ihr Flugzeug nicht aus Holz gebaut wurde.
 
 Der gelernte Tischer und leidenschaftliche Flieger Pierre Robin begann Anfang der 1950er-Jahre Motorflugzeuge aus Holzbausätzen zusammenzubauen. Mit seinen hochwertigen Flugzeugen erregte er schnell Aufsehen und gründete 1957 seine Firma Robin Aviation, die heute eine Tochtergesellschaft des Unternehmens Apex Aircraft ist, das die Marken Robin, CAP und Bull vereint.
 
 Robin Aviation ist heute weltweit der einzige Konstrukteur, der mit seiner DR Modellserie Kleinflugzeuge für den Sport und Freizeitbedarf komplett in Holzbauweise herstellt. Zu dieser klassischen Baureihe, welche im Laufe der Jahre immer weiter verfeinert wurde und heute immer noch zu den weltweit besten Flugzeugen in ihrer Kategorie zählt, kam in den 70er Jahren die Alpha Serie als Zweisitzer in Metallbauweise dazu, um auf die wachsende Nachfrage nach konventionelleren Flugzeugen zu reagieren. Die Spitzenprodukte und Lieblinge der Konstrukteure blieben jedoch unangefochten die DR 400 und der luxuriöser ausgestattete Fünfsitzer DR 500. Da der Markt der Freizeit- und Sportflugzeuge in den letzten Jahren rückläufig ist, stellt Apex Aircraft zur Zeit etwa 30 bis 40 Flugzeuge pro Jahr her - drei Viertel davon in Holzbauweise. Auf der Basis einer Serienfabrikation setzt die Firma etwa 1.500 Arbeitsstunden pro Flugzeug ein. In einer nicht industriellen Fabrikation kann man schnell auf das Doppelte kommen.
                 

 CAP 10 C
Technische Beratung
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Weltweit sind heute noch etwa 4.500 Robin bzw. Apex-Aircraft Flugzeuge in der Luft, hauptsächlich in Europa, d.h. in Frankreich, Deutschland und England. Die Hälfte dieser noch in Betrieb befindlichen Flugzeuge ist aus Holz gebaut und manche von ihnen stammen noch aus der ersten Generation, sind also um die 50 Jahre alt. Reparatur und Unterhaltung dieser Flugzeuge bilden heute einen wichtigen Bereich der Aktivitäten der Firma.

 

Aber wieso baut man denn noch Flugzeuge aus Holz? Ist Metall nicht viel stabiler und sind Kunststoffe nicht viel besser geeignet, aerodynamische Formen herzustellen? Es liegt einfach am Gewicht. Beim Motorflugzeug zählt wie bei keinem anderen Fortbewegungsmittel das möglichst geringe Gewicht des Flugzeugs, ohne auf die Stabilität zu verzichten. 

 

Jeder Gewichtzuwachs an einem Bauteil bedeutet auch mehr Gewicht bei einem anderen. Metall- und Kunststoffflugzeuge haben bei gleichen Flugeigenschaften mehr Gewicht, brauchen einen größeren Motor, um die gleiche Geschwindigkeit zu erreichen, und verbrauchen dabei wieder mehr Treibstoff. Sind die Bauteile richtig dimensioniert und gut aufeinander abgestimmt, ist ein Kleinmotorflugzeug in Holzbauweise schneller und sportlicher zu fliegen. Bei höheren Beanspruchungen, wie bei den Wettkampflugzeugen findet man wiederum eine Materialmischung. Die CAP Serie von Apex Aircraft, die von Flugschulen und bei Flugwettbewerben eingesetzt wird, besitzt eine Verstärkung der Flügel aus Kohlefasern, um unter den extremen Beanspruchungen die Verformung der Bauteile zu verringern und somit die Manövrierfähigkeit zu verbessern. Ein weiterer Vorteil ist, dass Holz in den seiner Funktion angepassten Abmessungen nicht altert. Im Gegensatz zu Metall und Kunststoffen treten bei Holzflugzeugen bei guter Pflege kaum Ermüdungserscheinungen auf.

 

Die tragende Struktur der Flugzeuge besteht ausschließlich aus Vollholz. In etwa 80% der Bauteile kommt Douglasie zum Einsatz, zu einem geringeren Anteil Rotfichte. Diese hochwertigen Hölzer bezieht Apex Aircaft aus den USA, wo sich die besten Zulieferer für die in der Luftfahrt eingesetzten Hölzer befinden. Die Holzsortierung erfolgt nach französischer Norm. An jeder Bohle werden vier Proben von 2x2cm mit einer Länge von vier Zentimetern entnommen. Ein erster Versuch, der Drucktest, gibt eine Aussage über die Bruchlast bei Druck, ein zweiter mit dem Schlagpendel zeigt die Schlagzähigkeit. Nach diesen Angaben kann anschließend das Holz in verschiedene Holzklassen sortiert werden. Interessant ist, dass die tragende Struktur mit einer zulässigen Belastung von 140N/mm² bei exotischen und 56N/mm² bei einheimischen Hölzern bemessen werden kann (bei einem Sicherheitsfaktor von g = 1,5).
 Für die Oberflächen der Flugzeuge bezieht die Firma überwiegend Sperrholz aus Finnland. Das eingesetzte Sperrholz in einer Stärke von 3mm besteht jedoch aus den im Flugzeugbau erforderlichen sechs statt den handelsüblichen vier Schichten.

 

 Der Nachteil von Holzflugzeugen liegt hauptsächlich in ihrer Empfindlichkeit gegenüber der Feuchtigkeit. Die Flugzeuge müssen in einem Hangar untergestellt werden, was nicht auf allen Flugplätzen möglich ist. So ist der Anteil der Kleinflugzeuge in Holz in England, wo es traditionell weniger Hangars gibt, relativ gering.

 

 Die DR und CAP Serien von Apex bilden sozusagen die Sportwagen der Kleinflugzeuge. Bei ein wenig mehr Pflegeaufwand kann das Flugvergnügen merklich erhöht werden. Montiert werden die Flugzeuge noch heute überwiegend in Handarbeit. Durch die relativ geringe Stückzahl rentieren sich größere Investitionen in den Maschinenpark nicht. Die Preise der Flugzeuge liegen je nach Modell und Ausstattung zwischen 150.000 und 300.000 Euro, das Spitzenmodell »President« mit besonderer Innenausstattung kostet bis zu 400.000 Euro. Dafür gibt es dann aber auch Sitze mit Lederausstattung.

  

 
 
DR 500
 
 
 

 
 
  
 Maschinen der DR Serie sind die Sportwagen der Kleinflugzeuge
 
 
 
 
Konstruktion der Tragflächen der DR 400 im Werk