Axel bygger VTOL 2024

[Axbri]

Då var det dags för en byggtråd! I höstas byggde jag ett VTOL flygplan. Ett "quadplane". Det kan hovra vid start och landning som en quadcopter, men också flyga som ett vanligt flygplan. Det var ett ganska snabbt ihopslängt bygge i foam mm mest för att lära mig om tekniken och experimentera lite. Det prototyp helt enkelt.

Syftet är att jag gillar teknik och tycker VTOL är spännande och utmanande. Detta är ett flygplan för nöjesflygning. Inga kommersiella planer.

Nu är det dags för ett riktigt bygge i balsaträ! Detta ska gå ganska fort också. Hoppas ha skrovet så gott som klart inom drygt en månad. I slutet av Mars!

Bilden visar prototypen. Spännvidden är 180cm och flygvikten ca 2.2 kg.



Jag kommer utgå ifrån denna när det gäller proportioner/storlek mm, men vissa saker kommer ändras. Jag har inte någon komplett ritning. Detta är lite av ett improvisationsbygge.

Den mest komplicerade delen i detta bygget är mittensektionen på vingen, därför börjar jag med den delen. Den måste vara väldigt vridstyv för att flygplanet ska flyga bra i hovringsläge framförallt. Hovringsmotorerna vill ju vrida hela vingen för att styra "yaw", alltså när två diagonala motorer varvar upp och de andra två minskar kraften.

Vingprofilen är en Clark-Y liknande med platt botten. För att få bra vridstyvhet har jag två kraftiga kolfiberrör genom mittensektionen av vingen. Jag har i CAD (Fusion360) ritat upp spryglarna och lite andra delar för att få dem att passa ihop som jag tänkt. Sedan fräser jag ut delarna med min lilla hemmabyggda CNC fräs. Här har jag använt 3 mm modellplywood och 3 mm balsa. Limmar med en kombination av trälim och superlim/CA.

Fortsättning följer...

[Axbri]

Mittensektionen av vingen blev riktigt stark. Känns nästan lite överdimensionerad. Lite tung kanske. Men det gör inte så mycket, det viktigaste är att den är vridstyv.



Nu är det dags att börja på de yttre vinghalvorna. De byggs väldigt simpelt med en övre och en undre vingbalk i furu och framkant och bakkant i balsa. En del av bakkantlisten kommer att fungera som skevroder. Vinghalvorna får kolfiberrör som passar in i mittendelen av vingen. Mittensektionen av vingen används under limningen för att allt ska komma exakt i linje. spryglarna som kopplar ihop kolfiberrören med vingbalken är i 3 mm modellplywood. Alla de andra spryglarna är i 3 mm balsa, och likadana.

[Flygsmurfen]

Kul! Vilket jobb du lägger ned.
Skoj att följa.

// Mats W

[uffe_46]

Vilket flight control system ska du använda ??

[Axbri]

Flightcontrollern jag ska använda är en Mateksys H743 Wing V3. Den kommer köra ArduPilot programvaran. Detta är exakt den som jag har i prototyp-planet, som ska flyttas över hit sen.

Har jobbat vidare med vingen nu. Jag hade inte framkantlist så det räckte till yttre vinghalvorna så jag fick limma dit en fyrkantig list och sedan hyvla och slipa. Inget större problem.

Sedan "webbar". De gör vingen starkare och även mer vridstyv. Här valde jag att limma dubbla webbar, på båda sidorna av vingbalkarna. 3 mm balsa, stående fiberriktning. Jag limmar med trälim, och jag har bara ca 20 klämmor, så jag får limma några i taget och vänta tills det torkat

Jag satte webbar även på mittsektionen av vingen. Kanske lite onödigt, eftersom kolfiberrören är tillräckligt stark, men nu blir det enhetligt i alla fall. Notera även kabelkanalerna som jag gjorde av vanligt A4/printerpapper som jag klippte till och rullade och limmade fast. Kommer underlätta kabeldragningen mycket senare, och det väger nästan inget extra.

[Thomas]

Med det materialvalet så blir det väl rena pansarkryssaren!

Men snyggt blir'e, allså....

[Axbri]

Jo. Jag är medveten om att jag bygger ganska tungt och överdimensionerat. Men dels använder jag mycket gammalt trä, jag har mängder med 3mm. Och dels är vikten ganska okritisk på denna typen av flygplan.

Jag testade att göra 3D printade vingspetsar. Jag var lite skeptisk till denna idén först, men ville se hur det blev. De är printade i transparent PLA. Väger ca 10 gram st. Anledningen är att jag kan integrera LED-belysning i dem. Det blir både navigeringsljus rött/grön, och vitt blixtljus. Blev ganska nöjd med resultatet och kommer nog att satsa på detta.



Har också börjat lite på flygkroppen. Gjorde en mall i papper först för att se till att jag blir nöjd med dimensionerna. Sidorna tillverkar jag av 3mm balsa även här, men denna gången har jag sätt till att använda "viktklass lätt" i alla fall.

Flygplanet kommer bli högvingat. Främre delen av kroppen kommer få en stor lucka på ovansidan. För att förstärka kanten lite runt luckan har jag dubblar balsan precis där, och även i nosen. Jag testade att böja upp byggbrädan under denna skiktlimningen för att få en naturlig avsmalning av framkroppen.

[Axbri]

Det går framåt med flygkroppen. Sidorna blev lite böjda, även om jag kanske hade tänkt mig mer. De fjädrade tillbaka ganska mycket. Det kommer ändå underlätta lite. Spanten vid vingen är CNC frästa av 3 mm plywood. Vingen kommer kroka i det främre av spanten, och sedan sitta med två skruvar baktill. Jag limmade spanten i ena sidan först och lät dem torka, sedan andra sidan.



Sedan avsmalningen mot motorn baktill. Jag har använt ganska stora trekantlister i hörnen på kroppen. Min tanke är att slip bort ganska mycket material och runda hörnen mycket senare. Här hade jag inte böjt byggbrädan, därför fick jag såga några snitt i trekantlisterna för att få till avsmalningen. Motorspantet är också CNC fräst av 3 mm modellplywood.



Därefter över och undersidan av kroppen. 3 mm balsa, viktklass lätt här. Jag började med en bit mittpå så jag kunde pressa ihop nosen och limma den. Därefter bara att börja fylla alla ytor. Luckan tänker jag såga ut senare efter att allt är inklätt och slipat lite.

[Flygsmurfen]

Det går frammåt här.
Kul idé med vingspetsarna.

// Mats W

[Axbri]

Sista ytorna är täckta på kroppen nu. Jag gjorde också en dekorativ kant baktill runt motorn. Motorn kommer alltså att sitta på utsidan av motorspantet.



Sedan lite mer slipning. Började runda alla hörn lite. Kommer dock att slipa ännu mer senare.

Därefter var det dags att såga upp luckan. Började med att markera ut noggrant med maskeringstejp. Började med att såga framtill och baktill med en liten japansåg. Därefter skar jag med kniv de långa sidorna och till sist använde jag ett tunt figursågblad för att såga ut böjarna. När luckan väl lossnade blev det lite slipning för att snygga till kanterna. Självklart får man passa sig så man inte slipar för mycket, luckan ska ju passa också.



Jag skickar med några fler bilder på vingen här också. Inget nytt här sista dagen, men nu ska jag klura ut hur skevroderservona ska sitta. Jag har inte heller någon lösning för hur yttre vinghalvorna ska fixeras så de inte glider ut. Ska tänka ut något bra. Jag vill ha en smidig lösning så man kan låsa dem och lossna på några sekunder utan verktyg.

[Thomas]

Enklaste lösningen, men kanske inte den snyggaste, för att låsa vinghalvorna är väl ett par hakar och små gummiband på undersidan av vingen. En hake i mittdelen och en hake i yttervingen.

Alternativt, ett par lodräta öron i plywood som sticker ner på undersidan av vingen, ett öra i mittdelen och ett i yttervingen.
Å så en skruv och blindmutter genom öronen...

[Thomas]

Här är ju ett alternativ, bilden lånad från en annan byggare...

[obodin]

Fint hantverk, och intressant modell. Tips på ihopsättning av vingar som jag tänkt prova själv i mitt pågående bygge - typ IKEAs variant med en "mutter" som hakar i, med 90 graders vinkel, och spänner en skruv , se tex Kopplingsbeslag Habo 5654 13191 Bygghemma.se

[Thomas]

Fint hantverk, och intressant modell. Tips på ihopsättning av vingar som jag tänkt prova själv i mitt pågående bygge - typ IKEAs variant med en "mutter" som hakar i, med 90 graders vinkel, och spänner en skruv , se tex Kopplingsbeslag Habo 5654 13191 Bygghemma.se

Smart idé!
Man ska du ha dem på över- eller undersida?
Ingen risk att de vibrerar loss???

[obodin]

Bra fråga. Tror inte de vibrerar loss, de är ju ganska tröga när man väl skruvat förbi låsningsläget (baserat på decennier av IKEA erfarenhet...). Men har ju inte testat i praktiken. I mitt fall kommer "muttrarna" vara osynliga inne i flygplanskroppen, men för flyghelikoptern i denna tråd skulle jag satsa på vingens undersida för minsta möjliga visuella påverkan.

På sätt och vis kan detta kanske ses som en förenklad halvfabrikatsvariant av Pär Lundgvists olika varianter på eleganta (men något komplicerade) vinginfästningslösningar!

[Axbri]

Tack för tips och idéer. Beslaget man vrider ett kvarts varv är en bra grund. Vibrationer är jag inte så orolig för. En flygmaskin ska inte skaka mycket, då är något fel Men jag vill helst att det ska vara verktygslöst också. Kanske kan jag göra egna beslag som har en liten spak eller ett vred som sticker ut. Utseendet spelar inte så stor roll i detta fallet, funktionen är viktigare, och jag kan dölja detta på undersidan av vingen som sagt.

Inte hunnit med så mycket byggande idag, men det blev ett per fästen för skevroderservon i alla fall. CNC fräst plywood. Jag monterar servona rakt in i vingen utifrån. Det är minde jobb än att montera dem liggandes i vingen med lucka framför.

[Thomas]

Om inte utseendet spelar så stor roll, och låsningen ska ske utan verktyg, kanske dessa passar

[Axbri]

Hmm... Finns sådana i riktigt små storlekar? Alla sådana beslag jag sett har varit ganska klumpiga.

Nu har jag tillverkat stjärtbommar av 15x15 mm furulister. De smalnar av till halva tjockleken både framåt, och även bakåt bakom bakre lyftmotorerna för att spara vikt.

Motorfästen är 3D printade också. Notera vinklingen på motorerna. En vanlig quadcopter svänger ju enbart genom vridmomentet ifrån motorerna och propellrarna. Alla motorer sitter rakt i ett och samma plan. Men det räcker inte på ett sådant här stort flygplan med så här små lyftmotorer/lyftpropellrar. Högt tröghetsmoment och lågt vridmoment. Därför är motorerna vinklade så att de också blåser snett och hjälper till på det viset. Denna vinklingen är också anledningen till att jag 3D printade dessa istället för att göra dem i trä. De är också lätta att byta ut om jag vill ändra vinklarna i framtiden.

Lyftmotorerna är placerade så att kvadraten de bildar är centrerad rakt över tyngdpunkten. Det är därför som man kan tycka att det ser lite konstigt ut att de bakre motorerna sitter närmre vingen än de främre.

[obodin]

Intressant med vinkling och vridmoment. Ser fram emot en video på när heliplanet så småningom flyger! :-)

[Axbri]

Byggt stabilisator i kväll. Ganska simpel konstruktion. Den är ganska tjock för att göra det möjligt att fälla in servon i den. Mer om det i ett senare inlägg. Kommer så klart att slipas en del också senare också för att få till en lite mer strömlinjeformad profil.

De två höjdrodren är gjorda av bakkantlist, mycket enkelt.