Presentation about the AK-X at our 95th Anniversary Celebration - Let's Talk about Flying Wings

🇬🇧 This year we celebrated our 95th anniversary in the KIT ballroom. On the occasion of this anniversary, the current project manager of the AK-X, David, gave a presentation on the development and progress of our flying wing glider, the AK-X. We would like to share this talk with you in this video.
Akaflieg Karlsruhe is a German student club, that designs and builds sailplanes. With our newest project, the AK-X, we aim to rejuvenate the flying wing concept. It promises to be much more efficient than comparable gliders.
Catch up on our progress leading up to this video:
• Flying Wing AK-X | Nur...
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🇩🇪 Wir haben dieses Jahr unser 95. Jubiläum mit einer Abendveranstaltung im Festsaal des KIT gefeiert. Anlässlich dieses Jubiläums hat der aktuelle Projektleiter der AK-X, David, einen Vortrag über die Entwicklung und den Fortschritt unseres Nurflügel-Segelflugzeugs, der AK-X, gehalten. Diesen Vortrag wollen wir in diesem Video mit euch teilen.
Die Akaflieg Karlsruhe ist eine Hochschulgruppe am Karlsruher Institut für Technologie. Mit unserem neuesten Projekt, der AK-X, wollen wir die Idee des Nurfüglers wieder aufleben lassen. Wir erhoffen uns eine deutlich gesteigerte Effizienz durch dieses Design.
Um mehr über die AK-X zu erfahren, schaut unser Video an, das von der Geschichte und dem aktuellen Stand der AK-X erzählt:
• Flying Wing AK-X | Nur...
Lust mitzumachen? Wir treffen uns jeden Donnerstag um 20 Uhr auf dem KIT Campus West im Gebäude 06.32.
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00:00 Intro

[@tifosaurus]

Great presentation guys! Someone who has not followed your previous presentations can understand a whole lot about your work until now. Can't wait to watch the full scale AK-X taking off!

[@py2bnd-sota411]

Ein absolut perfekter Vortrag!! Glasklar, gradlinig, spannend und sehr gut verständlich. Auch hält der David Achtzenther die Spannung konstant über die ganze Vortragsdauer gleichmaessig aufrecht, ohne den nicht Eingeweiten mit unnötigen oder komplizierten Details zu überfordern oder gar zu verwirren. Einen herzlichem Glückwunsch an den Vortragenden! Sehr gut gefallen hat mir Darstellung der Vorgehenswise bei der Entwicklung eures "Höllenmischer" mittels interativer Verwendung von 3D Druck Teilen. Sehr gut nachvollziebar das eine solche Vorgehensweise wesentlich schneller vorran geht als eine bis in die letzten Einzelheiten auskonstruierte und aufwändig simulierte bewegungs Kinematik. Also, der Mischer den ihr da entwickelt habt ist schon immer wieder faszinierend. Aber auch das ganze Projekt, und wie anregend und regelmaessig ihr es für ein interessiertes Publikum praesentiert. Vielen Dank fuer eure Arbeit 😊

[@hartmannsemail]

Ihr könnt wirklich stolz auf Euch sein !!!

[@madmaetti100]

Also mir hat der Vortrag von David sehr gut gefallen. Er hat frei gesprochen und viele anschauliche Bilder gezeigt. Dem roten Faden konnte man durchgehend folgen 👍

[@Lukasclv]

Hervorragend, dieser Vortrag!

[@robertz1903]

Bestens gelungener Vortrag mit sehr anschaulichen Erläuterungen. Hut ab 😀👋

[@LeopoldViktor]

Sehr guter Vortrag über das ganze komplexe Vorhaben. Ich wünsche dem Team viel Erfolg

[@demowulf1486]

Ein Flügel genügt ! Danke für die Präsentation !

[@tinolino58]

Wi immer sind es zwei Flügel (vorne und hinten), welche mit einem Stück Flügel verbunden sind. 😂

[@seamuscashin2606]

i will make a comment when i get over the shock, great presentation happy 95th

[@akafliegkarlsruhe]

Thank you! We are curious to read your detailed comment.

[@yagwaw]

Super Vortrag über ein tolles Projekt - vielen Dank!

[@c_schelli96]

Mega spannend, diese Projektübersicht! Ich bin immer heiß auf jedes neue AK-X-Update 🔥 Ein paar Fragen hätte ich auch: Was für Profile verwendet ihr? Verfügbare Nurflügler-Profile, modifizierte Segelflugprofile oder komplett eigene Entwicklungen? Was sagen die Simulationen aus über Gleitzahl, minimales Sinken, und die erfliegbaren Geschwindigkeiten? Und wann ist der Erstflug? 😁 Weiter so, tolles Team habt ihr! 💪

[@akafliegkarlsruhe]

Wir haben die Profile selbst entwickelt, diese ähneln im Konzept aber sehr den Profilen, wie sie bei konventionellen modernen Segelflugzeugen verwendet werden. Auch die angestrebten Geschwindigkeiten sind in einem ähnlichen Bereich wie bei aktuellen 15m und 18m-Flugzeugen. Die genaue Flugleistung lässt sich aber leider nicht seriös vorhersagen. Dazu gibt es zu viele Unwägbarkeiten in Simulationen und auch bezüglich möglicherweise nötiger Kompromisse zwischen Flugeigenschaften und Leistung. Deswegen Bauen, Fliegen und Messen. Erstflugdatum ist fast genauso schwer abzuschätzen, da wie im Vortrag erwähnt noch einige Schritte nötig sind und wir alles neben dem Studium in unserer Freizeit machen ;)

[@monostripezebras]

Sehr schick!

[@tinolino58]

Cooles Projekt. Viel Hirnschmalz! Weitermachen 😍 Dynamisch gesehen ist das Teil wie ein Canard 🥂

[@fylip85]

Cool!

[@ronaldglider]

Erstaunlich was ihr da leistet!

[@peterh1512]

Das ist ein sehr interessantes Thema, immer wieder! Hohe Streckung und Nurflügel ist ja eine Sache, die sich eigentlich sehr schwer zusammenbringen lässt. Aus dem Bauch heraus würde ich denken, dass irgendeine Art von Tandemflügel-Ansatz (ausschließlich auftriebserzeugende Flächen) zusammen mit einem sehr kurzen Rumpf - also so eine Art-Beinahe-Nurflügel, verbunden mit einer elektronischen Flugsteuerung - besser beherrschbar und vielleicht auch leichter werden könnte. Wie man sowas hierzulande zugelassen bekommen könnte, weiß ich aber auch nicht. Ich wünsche viel Erfolg, freue mich auf das nächste Video zur AK-X!

[@johannes21e6]

Wie bekommst du die elektronische Flugsteuerung sicher genug? Das muss man ja auch genehmigt bekommen. Da kann man nicht kommen mit "unsere Steuerklappen werden mit Servos angesteuert die alle Hunderttausend Stunden ausfallen können..."

[@peterh1512]

@@johannes21e6 Das sind genau die Fragen, an denen es scheitern würde - nicht, dass man das nicht sicher genug bekäme, sondern, dass man dies den "alten Männern" in den für die Regulierung verantwortlichen Gremien so nachweisen müsste, dass sie das auch glauben und damit bestätigen können. Es sind eigentlich alle diese Anforderungen z.B. über Redundanzen lösbar. Ich bin sicher, dass z.B. der Black Fly von Opener mit europäischen Zulassungsbehörden nicht oder nur mit gigantisch teuren und endlos langen Zulassungsprozeduren zu verwirklichen gewesen wäre. Vorteil solcher Konzepte wäre, dass man sie auch mit dem 1:1-Vorserienprodukt unbemannt vollständig austesten kann. Und da sie relativ preiswert gebaut werden können, auch mehrere davon parallel. Änderungen an der Software sind in dieser Phase jederzeit möglich. Letztlich wäre es die Übertragung der "Hardware-reichen" Entwicklung, wie sie SpaceX praktiziert auf die GA. Es wäre eine Disruption, an die ich nicht so recht glauben kann, leider.

[@daszieher]

​@@peterh1512der Nachweis wird in der Praxis iterativ und zwar im Drohnenflug ganz ohne Pilot und Passagiere erbracht. Dann können alle bedenken in Mio Flugstunden mit Ruhe und Zeit im wirtschaftlichen Betrieb und nicht im Versuch ausgeräumt werden.

[@bernardb8017]

Hello Do you guys’ plan to be at the Aéro Friedrichshafen in 2024 with the AK-X ? Hope to meet you there to see your job.

[@volkerracho7257]

Danke für den sehr informativen Vortrag! Wird denn eine signifikant bessere Gleitzahl erwartet als die neuesten Konkurrenz Modelle in der 15m Klasse ? Ich frage mich ob durch das Weglassen des Höhenruders nicht tatsächlich ein ineffizientes Fliegen erfolgt, da die Steuerflächen mehr arbeiten und unter Umständen die Fläche die meiste Zeit nicht in optimal Profilstellung verbleibt. Ähnliches Problem sehe ich beim Kreisen, was Segelflugzeuge von ihrer Natur aus häufig tun: Ist es effizienter mit einer klassischen Segelflugzeug Rumpf-Geometrie und bewegten Leitwerkssteuerflächen zu kreisen und die Flügel dabei optimal profiliert zu fliegen oder mit einem Nurflügler und ständig bewegten Steuerflächen und somit suboptimaler Profilierung zu Kreisen. Bin sehr gespannt auf die Erkenntnisse aus dem AK-X Projekt.

[@johannes21e6]

Hast du inzwischen eine Antwort auf die Frage? Interessiert mich auch, ob der Widerstand oder das Gewicht wichtig ist...

[@volkerracho7257]

@@johannes21e6 Leider noch nicht.

[@akafliegkarlsruhe]

Wir können natürlich noch nicht belastbar abschätzen, wie viel Leistung (bzw. Gleizahl über den Geschwindigkeitsbereich) wir tatsächlich gewinnen, aber das Potential ist, wie schon im Vortrag erwähnt, groß. Bei unpassender Auslegung (oder völlig "falscher" Schwerpunktlage) wären die ständigen Ruderausschläge tatsächlich ein Problem. Das versuchen wir dadurch zu vermeiden, dass wir bereits über unsere Wölbklappe die optimale Auftriebsverteilung für den entsprechenden Flugzustand einstellen und dann idealerweise keinen ständigen davon abweichenden Ausschlag des Höhenruders brauchen. Die kurzzeitigen Ruderausschläge bei Manövern stören ja bei konventionellen Segelflugzeugen mit Querrudern oder Flaperons genau so, das lässt sich eigentlich nur pilotenseitig optimieren.

[@johannes21e6]

@@akafliegkarlsruhe was sagen denn die Simulationen? Neben den Rudern habt ihr eigentlich nur durch die Schränkung einen höheren Widerstand oder? Wie hoch muss die sein?

[@akafliegkarlsruhe]

@@johannes21e6Die Simulationen, die wir in der Auslegung gemacht haben, haben keine gute Aussagekraft für den (absoluten) Widerstand, weil sie entweder die Profilumströmung nicht genau genug abbilden, oder der Rumpf nicht berücksichtigt ist. Ohne Vergleichswerte (wie sie bei Standardflugzeugen durch Vorgängermodelle verfügbar wären) lässt sich das also nicht seriös abschätzen. Wir haben (wenn ich das richtig im Kopf habe) ca. 6° Einstellwinkeldifferenz zwischen Mittelflügel äußerem Bereich des Außenflügels. Das dient hauptsächlich einem gutmütigen Überziehverhalten. Über den Großteil des Geschwindigkeitsbereichs lässt sich der durch die Schränkung induzierte Zusatzwiderstand durch den abgestuften Ausschlag der Wölbklappe minimieren, sodass das erst bei sehr hohen Geschwindigkeiten zum Problem wird.

[@stephanbrunker]

Das ist jetzt eine Antwort auf verschiedene Kommentare plus eigene Bemerkungen, vor allem den Hinweis auf Unverferth: Ich habe einen 3-Meter Nurflügel damals nach seinem Rezept gebaut: 18° Pfeilung, 2° negative V-form und 2,5° Schränkung bei einem momentenneutralen Profil. Vom Handling her einwandfrei, sehr wendig, nicht überziehbar, mit sechs Klappen toll für die verschiedenen Flugzustände anpassbar, inklusive Störklappe (mittlere runter, vorne / hinten hoch). Das Problem ist nur, dass die Streckung limitiert ist und mit 13 kann man von der Leistung einfach nicht gegen die Leitwerkler anstinken. Soweit ich weiß, gab es bei höherer Streckung Probleme mit dem Wenderollmoment: "es fliegt zwar schön, aber nur geradeaus". Dass die Winglets bei der AK-X steuerbar sind hängt sicher damit zusammen. Bei einem Modell hat man sowieso Servos und damit kann man die Querruder so über die sechs Klappen differenziert ansteuern dass man die Winglets einfach starr bauen kann, mein Modell rollte super, zwei Rollen am Stück wie an der Schnur gezogen. Aber ich kann mir vorstellen was für ein genehmigungstechnischer Albtraum das wird. Ich habe damals auch Hangflug gemacht und eines war klar: ohne ordentliche Störklappen kann man das vergessen, das sehe ich bei der AK-X problematisch wenn man mal eine Außenlandung machen muss und keine Störklappen hat. Durchstarten ist ja nicht. In seinem Buch waren auch die "welkes-Blatt-Abstürze" beschrieben die andere Gruppen bei ihrer Nurflügelentwicklung häufiger hatten (bei 9:15 im Video), das hat viel damit zu tun wo die Strömung abreißt, alles hinter dem Schwerpunkt ist problematisch und deshalb wurden bei dem Konzept auch nur die innersten Klappen als Wölbklappe benutzt. Wobei sich das hier bei der AK-X mit der hohen Schränkung (6° gegen 2,5°) wahrscheinlich wieder ausgleicht. Das Unverferth-Buch gibt ja einen Überblick über die verschiedenen Modellbauer/gruppen die sich mit Nurflügeln beschäftigt haben und da war auch jemand dabei der mit hoher Streckung, dann aber auch hoher Schränkung gebaut hat (das waren glaube ich über 10°). Aber die Schränkung kostet auf jeden Fall eine Menge Leistung. Wurde eigentlich hier der Mitteneffekt beim V-Flügel weiter erforscht? Das war damals auch so ein Thema, wobei die gegenüber einem Modell große Rumpfkanzel da sicher auch noch hineinspielt. Ich weiß aber noch von einem anderen Buch, dass die Akaflieg Braunschweig damals bei ihrer SB-10 schon Hochmodul-CFK verwendet hat wenn ich das richtig in Erinnerung habe? Man muss auf jeden Fall steif bauen und darf am diagonal verlegten CFK nicht sparen, das ist eigentlich noch wichtiger als der Holm, denn durch die Verwindung erzeugt man ja eine Verwindungsschwingung und die muss man ja begrenzen.

[@akafliegkarlsruhe]

Probleme mit der Querruderwirksamkeit durch Schieberollmoment hatten wir bei einigen frühen Modellen ebenfalls. Auch bezüglich Strömungsabriss wurde viel an Schränkung, Flügelgrundriss, etc. optimiert, sodass das 1:2-Modell akzeptable bis gute Flugeigenschaften des finalen Entwurfs bestätigen konnte. Das alles natürlich unter Berücksichtigung der Flugleistung. Als Störklappen verwenden wir tatsächlich "normale" Schempp-Hirth-Bremsklappen, die ebenfalls mit dem 1:2-Modell getestet wurden. Bei den Fasern profitieren wir natürlich von den Entwicklungen der letzten Jahrzehnte. Wir haben bei unseren Versuchen u.A. auch die in der SB 13 verwendete Hochmodulfaser getestet, haben aber noch eine Faser mit besserer Verarbeitbarkeit und Festigkeit gefunden. Die Schubbelegung insbesondere im Innenflügel ist natürlich auch ein großes Thema, wobei wir hier nicht beliebig steif bauen können, weil eine weichere Anbindung des Rumpfes (um die Querachse) die Flatterproblematik mit der Nickschwingung entschärft.

[@stephanbrunker]

​@@akafliegkarlsruhe Danke für die Antwort! Auf den Baubildern hat man nur gesehen dass es im Flügel sehr eng ist und ich konnte mir nicht vorstellen, dass da noch Schempp-Hirth-Klappen hineinpassen ;-) Beim manntragenden Flugzeug ist die Gewichtsverteilung klar eine andere, das beeinflusst das Flatterverhalten durch die Masseträgheit des Rumpfes. Das Problem haben die Modellbauer nicht, Herr Unverferth hatte aber damit zu kämpfen dass im F3B-Bereich mit völlig überdimensionierten Winden (5 PS gegen ein 3-Kilo-Modell) Brutalstarts gemacht werden mussten und deshalb war die Steifigkeit das Hauptproblem. Mein erstes 2,5 Meter-Modell war nur Stypropor/Balsa und definitiv zu weich, #2 mit drei Metern hatte dann genug Kohlefaser drin und war nicht mehr zum Flattern zu bekommen. Und zu den gerundeten Wingletübergängen (die ja auch im Video beschrieben sind) steht in seinem Buch: "ich jedenfalls stehe für ein paar Sekunden mehr Flugleistung nicht nochmal xx Stunden in der Werkstatt". Wirkt die Wölbklappe auf alle sechs Klappen? Als ich mein Modell mit der damals verfügbaren Simulationssoftware gerechnet habe kam heraus dass die inneren Klappen viel Ausschlag nach unten bekommen müssen, die mittleren dann nur noch ein bisschen und die äußeren Klappen dann nach oben ausschlagen müssen damit sich die Momente ausgleichen und man den gewünschten hohen Auftrieb bekommt - sonst ist es außen ja Tiefenruder.

[@akafliegkarlsruhe]

Ja, alle drei Klappen am Flügel wirken als gestufte wölbklappe. Die innere schlägt dabei ca 3 mal so stark aus wie die äußerste.

[@stephanbrunker]

@@akafliegkarlsruhe Der Mischer ist definitiv ein Meisterwerk ...!

[@fritzlehner9060]

Super Video ! Könnt Ihr einmal überlegen ob man eine aktive Flutter-Dämpfung realisieren könnte, das mit Beschleunigungsgebern und Servomotoren die dann entsprechend Klappen bedienen um der Druckpunktwanderung entgegen zu wirken? Wahrscheinlich wäre ein Windkanalversuch ausreichend.

[@akafliegkarlsruhe]

Danke! Aktive Flatterdämpfung wäre natürlich für die AK-X sehr nützlich, allerdings ist diese Technologie an sich noch Gegenstand der Forschung. Die benötigte Sensorik, Aktorik und Informationsverarbeitung dazwischen wären allein schon ganz eigene Projekte, von der Zulassung ganz zu schweigen. Um gute Chancen zu haben, überhaupt ein Flugzeug zum Fliegen zu bringen, konzentrieren wir uns bei der AK-X daher darauf, einen modernen Nurflügelentwurf mit "klassischen" Technologien in die Luft zu bringen, also auch mit rein mechanischer Steuerung.

[@VanHex]

Bzgl. Nurflügelprofil sind die Kollegen Horton und Prandtl ja entsprechende Größen in diesem Themenbereich und nicht zuletzt auch wieder "prandtaktuell" mit Blick auf die Aktivitäten rund um Al Bowers bei der NASA. Wäre interessant in wie fern diese Erkenntnisse bei der Entwicklung des Flügelprofils, Stichwort Glockenauftriebskurve, eine Rolle gespielt haben (Vor-/Nachteile/finale Entscheidung). Der der Natur nachempfundene, in sich gedrehte Flügel könnte durchaus die Stabilisierung des Flugzeugs vereinfachen und die konstruktive Komplexität reduzieren.

[@akafliegkarlsruhe]

Die Erkenntnisse früherer Nurflügelprojekte sind natürlich auch bei der Auslegung der AK-X bedacht worden. Die AK-X ist bezüglich Profil und Auftriebsverteilung allerdings eher ausgelegt wie ein modernes konventionelles Segelflugzeug. Das liegt daran, dass mit den modernen Wölbklappenprofilen und einer (nahezu) elliptischen Auftriebsverteilung wesentlich bessere Flugleistungen erreichbar sind. Dabei nehmen wir die Nachteile bezüglich Strukturgewicht und Komplexität bewusst in Kauf, da diese für unser Designziel nur eine untergeordnete Rolle spielen.

[@VanHex]

Super, vielen Dank für die Erklärung!@@akafliegkarlsruhe

[@VPaetk]

Sehr guter Vortrag und schön, dass sich jemand mit unkonventionellen Flugzeugkonzepten befasst. Auch der Modellbauansatz sehr interessant. Meines Wissens hatte das letzte in dieser Bauweise gebaute Segelflugzeug, die SB13 aus der AKA-Flieg Braunschweig, unter anderem wegen der Nickinstabilität ein Gesamtrettungssystem verbaut. Ist das bei euch auch vorgesehen? wie weit habt ihr euch bei der Auslegung und Steuerung an der SB13 orientiert?

[@akafliegkarlsruhe]

Wir bauen ein Serien-Gesamtrettungssystem ein, wie es auch im UL-Bereich verwendet wird. An sich ist die AK-X keine direkte Weiterentwicklung der SB 13 (dass mit einem deutlich anderen Entwurf begonnen wurde, sieht man an den frühen Modellen). Die vielen Erfahrungen der SB 13 wurden aber natürlich bei der Auslegung berücksichtigt, daher rührt zum Beispiel auch die größere Pfeilung (AK-X 25° vs SB 13 15°) und z.B. der Fokus auf ein robustes Bugfahrwerk. Die Steuerung der AK-X ist durch die Flapelevons, die über die komplette Hinterkante gehen und auch eine Wölbklappe ermöglichen, deutlich komplexer.

[@NUeB_net]

👏👏👏👏👏

[@frankkrause3317]

Was macht eurer Nuri?

[@cristian-scd]

Hi, is it posssible to share the addon airplane that you have for the MSFS2020 ? In the video it looks you did developed a MSFS2020 addon of the Ak-X.... 🙂. That it would be much appreciated by the Ak-X enthusiats. I can tell, on the FSX flight simulator there was an addon of the SB-13 that was really really nise to fly.

[@akafliegkarlsruhe]

Unfortunately we don't have a MSFS Version of the AK-X. The models you can see in our videos are engineering models for CFD and FEA aswell as a relatively simple Blender model for rendering.

[@cristian-scd]

@@akafliegkarlsruhe It would have been nice to have it. Anyway, you are doing a wonderfull thing!!

[@MrKleppy10]

Was sagt die rechnerische Gleitzahl?

[@akafliegkarlsruhe]

Das hängt von sehr vielen Faktoren ab und lässt sich ohne Referenzwerte (z.B. für den Einfluss des Rumps) nicht seriös berechnen. Wenn alles funktioniert wie angestrebt, sollte aber eine spürbare Leistungssteigerung gegenüber aktuellen 15 m - Flugzeugen möglich sein.

[@ronaldglider]

Was sind die erwartete Eckwerten? L/D und Vne?

[@akafliegkarlsruhe]

L/D ist schwer pauschal zu sagen, wir wollen aber die Leistung aktueller 15 m-Flieger übertreffen. Als Vne sind 265 km/h angedacht, das kann sich aber natürlich mit der Flatterrechnung noch ändern.

[@MrKleppy10]

Siehe SB 13

[@phil-os9vr]

Hang Gliding Class 2

[@jurgenvietz7439]

Also ich schreibe ja eigentlich keine negativen Kommentare. Aber das Vorgetragene habe ich doch vor fast oder mehr als 30 Jahren alles schon mal gehört und gelesen. Ich erinnere an Hans Jürgen Unverferth. Der hat das alles schon für die f3b Fliegerei beschrieben. Tut mir leid. Lieber Gruß Jürgen

[@johannes21e6]

Was wäre denn etwas was hörenswert wäre? Wo kommt das Geld für innovativere Projekte her die deutlich teurer wären?

[@akafliegkarlsruhe]

Natürlich sind die Herausforderungen von Nurflügeln und mögliche Lösungen schon lange bekannt. Ein manntragendes Nurflügelsegelflugzeug hat (meines Wissens) seit der SB 13 trotzdem niemand gebaut ;)

[@phil-os9vr]

@@akafliegkarlsruhe Hang Gliding Class 2 & Manfred Ruhmer

[@ralfy64]

@@akafliegkarlsruhe Die innenliegenden Probleme sind aber auch noch nicht gelöst! ZB Winglets halte ich für sehr problematisch, scheinen aber nötig für die Steuerbarkeit..

[@tugarelim264]

wieso sind winglets problematisch?@@ralfy64