Resultaat

Het ontwerpproces en het eindresultaat worden samengevat in het onderstaande filmpje.

Haak

Om het vliegtuig van de ballonnen los te kunnen maken, moet aan zowel de ballonnen als het vliegtuig een haak bevestigd worden. De haak van het vliegtuig is halfopen, zodat het vliegtuig loskomt als je een ruk geeft aan het touw van de ballonnen.

Haak voor aan het vliegtuig

Haak bevestigd aan het vliegtuig

Haak voor aan de ballonnen

Haak bevestigd aan de ballonnen

Extra veren

Omdat het vliegtuig te snel naar beneden gaat door de opening tussen de voorkant en de vleugels, werden nog enkele extra veren aan het ontwerp bevestigd.

Model met polyurethaanschuim, balsahout en pluimen

Het resultaat van mijn laatste model. Dit model is het meest succesvolle. Zonder de extra vleugel weegt het in totaal 14 gram. Met de extra vleugel komt dit neer op 17 gram, maar het is de extra 3 gram zeker waard, want het blijft daardoor toch langer in de lucht, en het vliegt ook een heel stuk verder.

Vliegtuig : 14 gram

Vliegtuig: 17 gram

Morgen wordt er nog een propeller aan bevestigd en wordt dit nog enkele keren uitgeprobeerd tot het 100% werkt. Hierna kunnen weer enkele testen gedaan worden met helium.

Afmetingen zweefvliegtuig

Voor de afmetingen van mijn zweefvliegtuig in piepschuim heb ik gekeken naar dit model: zweefvliegtuig.
Aangezien een spanwijdte van meer dan 2 meter veel te groot is voor op de bus, heb ik alle afmetingen gedeeld door 2. Hieruit volgt dat:
- Lengte = 65.5 cm
- Spanwijdte = 131.5 cm

Dit model was echter niet zo succesvol als ik hoopte.

Ander soort schuim?

Welk schuim zal er het lichtst zijn om mee te werken? Hiervoor moeten we de massadichtheid opzoeken van de verschillende schuimen:
- Piepschuim: tussen de 28 en 45 kg/m³
- Polyurethaanschuim: tussen de 32 en 45 kg/m³
Het is dus een beter idee om met piepschuim (polystyreen) dan met polyurethaanschuim.

Piepschuim (polystyreen)

Polyurethaanschuim

Het resultaat was echter niet zoveel beter dan het vliegtuig in polyurethaanschuim. Het vliegtuig weegt nu een 32 gram, wat maar 5 gram scheelt met het eerder gemaakte vliegtuig. De beste techniek was dus met balsa-hout een skeletstructuur maken. Helaas zit de aerodynamica dan niet goed, waardoor het me een verstandig idee leek om de voorkant een vorm te maken in schuim die aerodynamisch wel goed zit.

Zweefvliegtuig

Het is nu eerst de bedoeling om een vliegtuig te maken die eerste echt blijft vliegen, pas dan kan gekeken worden voor hem te laten blijven zweven met helium-ballonnen. Hiervoor gebruik ik het model van een zweefvliegtuig, omdat dit soort vliegtuig sowieso al het langst in de lucht blijft zweven. Op het vliegtuig zal ook een propeller bevestigd worden om ervoor te zorgen dat hij beter en verder vooruit gaat. Het is echter niet de bedoeling dat mijn definitief model een zweefvliegtuig zal worden. Er wordt nog gezocht achter een originelere manier om mijn vliegtuig lang in de lucht te doen blijven.

Testen met helium

Deze week werd een helium-fles aangekocht om enkele testen te kunnen doen.

Met behulp van deze testen is het de bedoeling te achterhalen hoeveel helium nodig is om het vliegtuig te laten zweven op ongeveer ooghoogte. Het antwoord is: héél véél. Dit blijkt onder andere uit volgende filmpjes.

Met andere woorden, het is een utopie om het vliegtuig te kunnen laten zweven met helium. Er zouden veel te veel ballonnen aan het vliegtuig moeten bevestigd worden, waardoor het vliegtuig niet meer vooruit zal gaan. De propeller heeft niet genoeg kracht om het voort te duwen en de ballonnen veroorzaken te veel wrijving.
De ballonnen kunnen wel gebruikt worden om de val te vertragen. Uit de testen blijkt wel dat het vliegtuig al heel wat trager daalt door slechts 3 ballonnetjes aan de romp te bevestigen. Als we dus kunnen maken dat de vorm ideaal is, zoals bijvoorbeeld van een zweefvliegtuig, dan zullen de ballonnen er wel voor kunnen zagen dat het langer duurt vooraleer het op de grond terecht komt.

Maken van een modelvliegtuig in schuim

Het gewicht van dit vliegtuig was iets zwaarder dan verwacht, namelijk 37 gram. Dit komt voornamelijk doordat een aluminium-buis bevestigd is aan de onderkant van het vliegtuig voor de rubber band verbinding. Het gewicht kan dus nog lager, maar dan moet een betere techniek gevonden worden om de rekker te bevestigen aan het vliegtuig. Toch blijft dit vliegtuig in schuim zwaarder dan het vliegtuig in hout, al dan niet met aluminium-buis aan de romp bevestigd.

Maken van een model

Staart van het model

Model met aluminium buis voor de rubber band verbinding.
Totaal gewicht: 37 gram.

Gewicht vliegtuig minimaliseren

Het gewicht van het zelfgemaakte Squirrel-vliegtuig is 25 gram (propeller en rubber band inclusief). Dit blijkt te zwaar te zijn om het vliegtuig te dragen. De propeller is namelijk nog niet helemaal uitgedraaid als het vliegtuig al op de grond terecht komt. Aangezien ik met helium-gas zou willen werken, is het de bedoeling dat het vliegtuig echt zo licht mogelijk is om het aantal gas te minimaliseren. Morgen wordt een test gedaan om te kijken of het gewicht van een vliegtuig enorm verschilt als het in polyurethaan schuim gemaakt wordt in plaats van met hout en crêpe-papier.
Voor dit vliegtuig nemen we een aantal basisverhoudingen en ook een basismodel (de boeing 747). Als blijkt dat het gewicht beter is dan de houten variant, zal gekeken worden voor een originelere en creatievere vorm.

Afmetingen voor een modelvliegtuig van de boeing 747

Uitwerking idee heliumballon

Eerst en vooral moet er onderzoek gedaan worden of dit idee wel haalbaar is: zullen de heliumballonnen het vliegtuig wel kunnen dragen? En hoe groot zouden deze ballonnen dan ongeveer moeten zijn?
Bij het onderzoek kwam ik uit op de volgende sites:
- Hoeveel gewicht kan een ballon met doorsnede 75 cm dragen?
- Hoeveel helium-ballonnen zijn er nodig om een persoon van 75 kilo te doen vliegen ?
- Kan je een lege petfles laten vliegen met heliumgas?
- Hoeveel ballonnen zijn nodig om een kleuter te doen vliegen ?
Bijna alle resultaten leiden tot het volgende besluit: met 1 kubieke meter gas kan je 1 kilo gewicht dragen. Als het gewicht van het vliegtuig dus minimaal is, zou dit dus theoretisch gezien moeten lukken. Eerst dient er een proefmodelvliegtuigje gemaakt te worden om te weten wat het gewicht ongeveer zal zijn.

Idee 3: Heliumballonnen

Het vliegtuig laten zweven met behulp van heliumballonnen die bevestigd worden aan de vleugels of die verwerkt worden binnenin de romp van het vliegtuig.

Idee 2: Luchtballon

Een tweede idee was om aan het vliegtuig een luchtballon te hangen. Dit sluit grotendeels aan bij idee 1. Ook hier wordt de aandrijving vuur en is dit redelijk gevaarlijk. Dit idee heeft dezelfde nadelen als de lampion.

Idee 1: de lampion

Hierbij is het de bedoeling dat het vliegtuig aangedreven wordt door warme lucht en dat het dus in de lucht kan blijven tot de vlam gedoofd is.
Nadelen:
- Het kan makkelijk in brand vliegen
- Als het vliegtuig onverwachts eerder neerstort, is er dus kans dat het grasveld in brand vliegt.
- Het vliegtuig is niet echt een vliegtuig meer, tenzij je de lampion boven het vliegtuigje bevestigt of als je de kaars misschien onder de vleugels  kan bevestigen zodat de vleugels dan de hete lucht opvangen en het ook zal zweven.

Interessante blog

Op deze link kan je een aantal verschillende vleugels vinden die gebruikt worden voor een vliegtuig. Ook wordt er uitleg gegeven over de vorm van het vliegtuig, de luchtstromingen en er is zelfs een deel geschiedenis te vinden.
Bij puntje 5.3 wordt ook uitgelegd wat er gebeurt als de vleugel té schuin staat. De luchtstroom begint vanaf de punt te wervelen, waardoor er daar geen onderdruk kan ontstaan en er geen liftkracht is. Gevolg: het vliegtuig crasht.

De vleugels van het vliegtuig

De vleugels van een vliegtuig staan op een bepaalde hoek, waarmee natuurlijk ook rekening moet worden gehouden. Interessante link: Vleugels.
Dit is belangrijk omdat, als de hoek verkeerd ingesteld staat, de luchtstroom niet rond de vleugel zal gaan, en het vliegtuig zal crashen.
Dit valt simpel uit te leggen: doordat de vleugel licht schuin staat (wat in vaktermen de 'invalshoek' of 'angle of attack' noemt), wordt de luchtstroom afgebogen. Hierdoor ontstaat er een bepaalde reactiekracht. Deze reactiekracht bestaat uit een verticale component (= in vaktermen ook wel 'de lift' genoemd) en een horizontale component (=geïnduceerde weerstand).
De bovenstaande link is ook interessant, omdat de verschillende vleugeltypen in de tekst opgenomen zijn. Natuurlijk is het de bedoeling creatief te zijn in het ontwerpen van het vliegtuig en de vleugels, maar er moet ook zeker rekening gehouden worden met de mogelijkheden. Het is niet de bedoeling dat het vliegtuig maar enkele keren werkt, of helemaal niet.

Het zweefvliegtuig

Deze video geeft ons meer uitleg over zweefvliegtuigen. Het zweefvliegtuig is een goed voorbeeld om verder uit te werken om ons vliegtuigje zo lang mogelijk in de lucht te houden. Natuurlijk is er een meer origineel ontwerp nodig, maar het is al een goede basis.
Ons voordeel is wel dat er nog een propeller op het ontwerp komt, waardoor het ook nog iets langer in de lucht blijft en ook een heel stuk verder zal vliegen. De truc is nu om te proberen te maken dat het vliegtuig ook blijft zweven als de propeller eenmaal stopt met draaien. Dit kunnen we door de vleugels een goede vorm te geven of door te kijken of er nog andere mogelijkheden zijn (of het bijvoorbeeld mogelijk is een parachute aan het model te bevestigen, die de daling dan kan remmen, of met kleine helium-ballonnen te werken, waardoor het vliegtuig ook in de lucht zal blijven zweven).

Een eerste vliegtuig maken met het Squirrel-handbook

Het handboek zelf, filmpjes over hoe je het in elkaar moet steken, uitleg, voorbeelden, .. vind je allemaal op deze site: Rubber Band Airplane
Dit voorbeeld dient om verder op te experimenteren om te weten hoe je het mogelijk kan maken om het vliegtuigje langer in de lucht te houden of verder te doen vliegen.

Uitgewerkt voorbeeld: enkel de propellor en de rubber band ontbreken nog.

Aankopen materiaal:

Om vandaag te kunnen beginnen aan een eerste proefmodel, kochten we al enkele materialen aan om mee te experimenteren:
-  houten latjes ("de Concorde")
-  aluminium buisjes voor de rubberband verbinding (shop Industrial Design Center)
-  propellertje ("de Concorde")
     Voor de propeller hebben we in de winkel gevraagd naar de beste soort om te 
     gebruiken voor een rubberband verbinding. Het grootste verschil met de andere
      propellers is dat deze een stuk lichter is (aangezien er niet met een motor 
     gewerkt mag worden).
-  elastiekjes voor de rubberband verbinding ("Euroshop")
-  crèpepapier ("Euroshop")

How to make a rubber band powered propellor?

De propeller hoeven we niet zelf te maken (deze werd aangekocht in "de Concorde" in Kortrijk).
Onderstaand filmpje is zeer handig vanaf 1:35, waar deze jongen ons uitlegt hoe we zelf onze rubber band propeller kunnen maken.

Week 1:

De "Kick off" van het project. We leren de werking van een modelvliegtuig begrijpen en doen ook een aantal testen met gevouwen papieren vliegtuigjes.