Diana 2 – ein spezielles und einmaliges Flugzeug

Die Diana 2 basiert weitgehend auf den Erfahrungen, die mit Diana 1 gewonnen wurden. Beginnen wir deshalb mit einigen Bemerkungen zur Diana 1. Bogumil Beres, der Chef des Design-Teams des polnischen Unternehmens SZD, hatte sich gegen Ende der Achtzigerjahre zum Ziel gesetzt, in der 15-Meter-Rennklasse kompromisslos neue Wege zu gehen. Resultat der Entwicklungsarbeit war die Diana 1, ein recht ungewöhnliches Segelflugzeug. Mit 13% Dicke an der Flügelwurzel wies es das dünnste Profil auf, hatte mit 27,6 die höchste Streckung aller Rennklasse-Segler und die geringste Rumpfund Flügeloberfläche. Mit nur 187 kg Leergewicht war die Diana 1 ein ausgesprochenes Leichtgewicht, wog sie doch rund 50 kg weniger als ihre Kon-

kurrenten. Eine weitere entscheidende Gewichtsersparnis ergab sich durch den sehr unüblichen Verzicht auf einen Flügelholm. Sämtliche Biege-, Scher- und Torsionskräfte wurden durch Flügelschalen aufgenommen. Nebst der äusserst schlanken Silhouette trug auch der kompromisslose Einsatz von Kohle- und Aramidfasern zum geringen Gewicht bei. Die Flügel fassten 160 Liter Wasserballast, womit die Diana 1 das beste Verhältnis zwischen Leergewicht und Ballastzuladung aufwies. Die Flügel, welche nebst drei Wölb- und Querruderklappen auch Sturzflugbremsen aufwiesen, wurden, auch dies ein einmaliges Konstruktionsmerkmal, bei der Montage auf einen Holmstummel gesteckt, der aus dem Rumpf ragte. Kaum hatte die erste Diana 1 im Jahre 1990 ihren Jungfernflug absolviert, gingen verschiedene Spitzenpiloten mit ihr erfolgreich auf Rekordjagd. Einer ersten Serie von Frauenrekorden folgten weitere Geschwindigkeitsrekorde über 300-, 500- und 1000-Kilometer-Dreiecke. Dabei gelang es, ein 1000-Kilometer-Dreieck mit einer sagenhaften Durchschnittsgeschwindigkeit von 144,95 km/h abzufliegen. In Polen gewann ein einheimischer Pilot gar die polnische Meisterschaft in der Offenen Klasse, als er mit der Rennklasse-Diana 1 gegen die Superorchideen antrat. Bogumil Beres, der nach dem Konkurs von SZD die Rechte an der Diana 1 erworben hatte, produzierte in seiner Werkstatt einige Exemplare. Kommerziell wurde die Diana 1 kein Erfolg. Obwohl nicht schwierig zu fliegen, blieb sie ein Gerät für einige rein erfolgsorientierte und kompromisslose Piloten, die eine möglichst hohe Leistung zur einzigen Priorität erklärt hatten.

Noch während der Produktion der Diana 1 befasste sich Bogumil Beres bereits mit der Konstruktion der Diana 2. Dank dem Zugang zu modernsten Computern und Software und der Mitwirkung eines Aerodynamik-Experten der Technischen Universität Warschau entstand ein völlig neuer Flügel mit einem neuen Profil. Wies die Diana 1 noch die klassische Mehrtrapez-Konfiguration mit durchgehend gerader Eintrittskante auf, ist der Flügel der Diana 2 nun stark elliptisch und zurückgepeilt. Dadurch lassen sich der induzierte und der Profil-Widerstand reduzieren. Mit 12,8% an der Wurzel und 12,2% am Flügelende ist das Flügelprofil der Diana 2 gar noch etwas dünner als jenes der Diana 1. Durch den völlig neuen Grundriss vergrössert sich die Flügelfläche um 0,48 m², die Streckung wurde dagegen etwas reduziert. Der Aufbau des Flügels, der in CNC-gefrästen Formen hergestellt wird, blieb der gleiche wie bei der Diana 1, also eine reine Schalenkonstruktion. Die Klappen sind jedoch nicht mehr unterteilt und gehen über die ganze Flügelspannweite. Neu sind die serienmässigen Winglets. Dank der etwas tieferen Tragfläche resultiert mehr Hohlraum im nach wie vor holmlosen Flügel, was die Aufnahme von bis zu 240 Litern Wasserballast ermöglicht. Damit übersteigt der maximale Ballast das nochmals etwas abgespeckte Leergewicht von 182 kg deutlich – ein einmaliger Wert. Die Diana 2 ist das einzige Segelflugzeug, das mehr Wasserballast aufnehmen kann, als es im Leerzustand wiegt. Dadurch lässt sich die Flächenbelastung in einem bisher nicht erreichbaren Ausmass variieren und auf jede Wetterlage perfekt einstellen. Der Rumpf ist, abgesehen von einer etwas tieferen und widerstandsärmeren Anschlussrippe, gleich geblieben. Allerdings wird nur noch eine lange Haube angeboten. Bei der Diana 1 bestand noch die Wahl zwischen einer kürzeren und einer längeren Haube. Auch die Diana 2 wird mit einem rechts positionierten Sidestick-Knüppel gesteuert. Am 12. Januar 2005 hob die Diana 2 zu ihrem Jungfernflug ab. Nach der Landung erklärte der begeisterte Testpilot spontan, er habe soeben einen Ferrari geflogen. Noch im gleichen Jahr wurde die Diana 2 an Wettbewerben eingesetzt und lehrt seither die Konkurrenz das Fürchten. Schon beim ersten Wettbewerb in Frankreich flog sie auf den ersten Platz und setzte damit den Anfang einer unglaublichen Serie von Siegen an zahlreichen europäischen Meisterschaften. Auch im Welt-Grand-Prix, einer neuen Wettbewerbsform im Segelflug, landete die Diana 2 mehrmals auf dem ersten Platz, letztmals 2007 in Neuseeland.

Trotz ihrer konsequent auf Höchstleistung gerichteten Auslegung ist sie, ausser in der Startphase bei extremer Ballastierung, einfach zu starten, zu fliegen und zu landen. Es werden ihr gutmütige Langsamflugeigenschaften, hohe Agilität und harmonische Ruderabstimmung bescheinigt.

Hatten wir bei der Diana 1 noch den Massstab 1:3,5 gewählt, um die Masse gering zu halten und dadurch das Beschädigungsrisiko beim Landen am Hang zu minimieren, entschieden wir uns aufgrund der guten Erfahrungen, die Diana 2 im Massstab 1:3 zu bauen. Dank Originalunterlagen, die uns Bogumil Beres freundlicherweise zur Verfügung stellte, bestand eine gute Ausgangslage für einen originalgetreuen Nachbau. Wiederum war, wie bei unseren früheren Projekten, konsequenter Leichtbau angesagt. Bei einem Tragflächeninhalt von 94 dm² und einem Mindestgewicht von 6700 g resultierte eine minimale Flächenbelastung von lediglich 71 g/dm², die sich in der Flugerprobung als eher zu gering herausgestellt hat. Deshalb wird die Diana 2 gerne mit einem Kilogramm oder mehr Ballast geflogen. Es stellt sich die berechtigte Frage, ob es denn Sinn mache, einen Modellsegler möglichst leicht zu bauen, um ihn dann mit Ballast wieder schwerer zu machen. Nun, das macht Sinn, denn die Masse befindet sich genau dort, wo sie idealerweise sein sollte, nämlich im Schwerpunkt. Der Segler gewinnt an Dynamik, verliert aber, weil die Flügel leicht bleiben, nichts von seiner Agilität und lässt sich, auch bei hoher Ballastierung, mit minimalsten Ruderausschlägen präzise steuern.

Beim grundsätzlich sehr originalgetreu gehaltenen Modell erlaubten wir uns einzig bei den Flügelklappen Änderungen. Die beim Original durchgehende Wölb-/Querruderklappe teilten wir in drei einzeln angetriebene Segmente auf. Zudem verzichteten wir auf die Sturzflugbremse, da sich Modellsegler mit Sechsklappenflügeln in der «Krähenstellung» (Butterfly) ohne zusätzliche Bremsklappe perfekt landen lassen, eine Erfahrung, welche wir unter anderem mit der Diana 1 gemacht hatten.

Erneut kam das mehrfach bewährte Profil HN-474 zum Einsatz, das eine Wölbung von 2,1% aufweist. Norbert Habe, dem an dieser Stelle für seine Bemühungen sehr gedankt sei, hatte zwar auf Anfrage das Profil HN-930 vorgeschlagen, mit einer Wölbung von 2,05%, welches seiner Einschätzung nach noch etwas gutmütiger ist. Gestützt auf die bisherigen sehr guten Erfahrungen entscheiden wir uns aber schliesslich wiederum für das HN-474. Das Konzept, ein «grundschnelles», also schwach gewölbtes Profil mittels positiver Klappenstellung aufzuwölben und damit langsam zu machen, scheint erfolgreicher zu funktionieren als der Versuch, ein «grundlangsames», also stärker gewölbtes Profil mittels negativer Klappenstellung zu entwölben und dadurch schneller zu machen. Voraussetzung ist aber eine geringe Flugmasse, ansonsten es bei einem schwach gewölbten Profil wegen der hohen Flächenbelastung bei der Mindestgeschwindigkeit hapert. Wie immer hielten wir auch die Profildicken so gering wie möglich. Ausschlaggebend war, dass der bestehende Flächenverbinder in der Wurzel und dünne 10-mm-Servos für die äusseren Klappen gerade noch Platz finden mussten. Damit ergab sich eine Profildicke von 11% an der Wurzel und von 9% am Flügelende.

Einmal mehr war es Richi Oberholzer, der das Rumpfpositiv baute, indem er Hartschaumsegmente, welche er auf ein zentrales Aluminiumrohr aufklebte, mit viel Formgefühl verschliff und den Shape mit Glasgewebe überzog. Darauf folgten zahlreiche Durchgänge mit Spachteln und Zwischenschleifen, bis die Oberfläche geglättet war. Nun ging es an den Bau der Rumpfform, bei welcher Arbeit uns wiederum Willi Fahrni und Hans Rudolf Lüdi (Lümo) zu Hilfe kamen. Die Rümpfe bestehen aus einer gespritzten Deckschicht aus UP-Vorgelat und mehreren Lagen Glasfasern (160 g/m² und 280 g/m²), welche je nach Beanspruchung 90°/0°, 45° oder als Band unidirektional ausgerichtet sind. Es galt, die Torsions- und Biegekräfte des sehr langen Leitwerksträgers in den Griff zu bekommen. Ein solcher Rumpf wiegt rund 1500 g, was angesichts des Massstabs ein guter Wert ist. Eine Exklusivität stellt das von Theo Stähli entwickelte und gebaute, sehr leichte Einziehfahrwerk dar, welches mit dämpfenden Silentblocks an einem einzigen Spant befestigt und mittels Gummiringen gefedert wird. Die sehr lange Klarsichthaube wurde von Bruno Greuter gezogen.

Die Planung der Flügel und Leitwerke war meine Aufgabe. Die eigentliche Herausforderung war die Fertigung des Flügels mit elliptischen Umrissen in Positivbauweise. Da es zunächst um den Bau von zwei Prototypen ging und der Zugang zu einer grossen CNC-Fräse für die Fertigung von Flügelformen fehlte, blieb nur die Styroporbauweise. Da eine möglichst hohe Profilgenauigkeit angestrebt wurde, musste der Flügelkern, vor allem im äussersten Drittel, aus vielen kurzen Styropor-Segmenten, insgesamt 15 pro Flügel, zusammengesetzt werden. Der Flügelkern bekommt eine Beplankung aus dünnem Abachi. Die Torsionsfestigkeit wird durch eine D-Box garantiert, wobei in den inneren beiden Dritteln des Flügels Carbongewebe von 160 g/m² und im äusseren Drittel von 90 g/m² Verwendung findet. Die Faserrichtung verläuft selbstverständlich im Winkel von 45° zum Holm. Auch sämtliche Flügelklappen sind mit Carbongewebe von 90 g/m² unterlegt. Der Holm besteht aus einem Rohacell-Kern, der mit einem Carbon-Flechtschlauch umhüllt ist. Der Holm geht nahtlos in die aus Aramid gefertigten Aufnahmetaschen über, in welche der aus Carbon in einer Form hergestellte Flächenverbinder eingesetzt wird. Die Biegekräfte werden von Holmgurten aufgenommen, welche bei der Flügelverklebung aus einzelnen, nass in nass eingebrachten Carbon-Rovings bestehen. Die Anzahl der Rovings nimmt von der Wurzel bis zum Flügelende kontinuierlich ab. Pro Flügel wurden etwa 70 Laufmeter Rovings eingebracht. Aus jeder Flügelwurzel ragen zwei Aluminiumzapfen, welche in Aufnahmerohre im Rumpf eingreifen. Viel Fingerspitzengefühl und genaue Kontrolle mittels Profilnasen-Schablonen war beim Verschleifen des Flügels angesagt. Darauf folgte der Bau der steckbaren Winglets. Nach einem Überzug mit diagonal aufgebrachtem Glasgewebe von 49 g/m² und einer nachfolgenden Grundierung spritzte Andi Schwerzmann gekonnt eine dünne, aber deckende 2-K-Lackierung auf Flügel, Leitwerke und Rumpf, welche anschliessend auf Hochglanz geschliffen und poliert wurden. Erst jetzt wurden die Klappen abgetrennt, mit Silikon-Scharnieren wieder angebracht und die Servos eingebaut. Flugfertig wiegt ein Flügel rund 1300 g.

Das Seitenruder und das Höhenleitwerk sind in derselben Bauweise wie die Flügel ausgeführt, allerdings ohne Holm. Dabei wurde angesichts des sehr langen Leitwerkhebelarms extrem beim Gewicht gegeizt. Auch bei der Diana 2 sitzt das Höhenleitwerk auf der hinteren Hälfte der Seitenleitwerksdämpfung, also extrem weit hinten, weshalb bezüglich Befestigung und Klappenantrieb sehr sorgfältig geplant und gebaut werden musste.

Auch bei der Diana 2 verwenden wir nur einen Zehnkanal-Empfänger. Indem wir über einen einzigen Empfängerausgang das Vario und die Schleppklinke betätigen, reicht die Anzahl Kanäle aus. Programmiert wurden drei Wölbklappen-Stellungen, welche über einen Dreipunktschalter abgerufen werden. Bei der Speed- und der Langsamflugstellung laufen alle drei Klappen mit, aber mit abnehmenden Ausschlägen gegen aussen. Beim Kreisen in der Thermik arbeitet nur die äusserste Klappe als Querruder. Beim Start und beim Turnen am Hang wird die mittlere Klappe als Querruder zugeschaltet, aber mit reduziertem Ausschlag. Mit der Krähen-Stellung wird schnell viel Fahrt abgebaut, weshalb Tiefenruder zugemischt wird, damit der Segler nicht aushungert.

Die Diana 2 trägt ihren Namen zu Recht. Sie entwickelt, insbesondere ballastiert, eine beeindruckende Dynamik. Der bisher ausgeflogene Geschwindigkeitsbereich liegt zwischen 30 und 250 km/h. Holt man die Diana 2 mit negativer Wölbklappenstellung aus 300 m herunter und heizt mit ihr im Tiefflug über die Piste, ist sie beinahe nicht zu hören. Das nachfolgende Hochziehen scheint endlos zu sein. Die Maschine fliegt riesige Loopings, die Rollen kommen wie am Schnürchen. Die Diana 2 ist mit einer EWD von lediglich rund einem Grad auf optimalen Schnellflug eingestellt. Bisher wurde sie mit maximal 2700 g Ballast geflogen (102 g/dm²), sie vertrüge aber, gemessen an den Langsamflugeigenschaften mit Ballast, noch mehr Zuladung. Festigkeitsmässig ist die Zuladung kein Problem, da die Diana 2 auf eine Belastung von 25 g ausgelegt ist. Seit der Höhenruderausschlag noch weiter verkleinert worden ist, kreist die Diana 2 mit konstanter, verblüffend langsamer Fahrt ohne Abkipptendenz. Alle Klappenausschläge sind gering, das Seitenruder muss aber konsequent in Kurvenrichtung ausgeschlagen bleiben, sonst bleibt die Diana 2 im Kreis «hängen». Hier wirkt sich die hohe Kursstabilität aus, welche die Diana 2 im Geradeausflug wie auf Schienen gleiten lässt. Die V-Form von lediglich 2,5 Grad pro Seite liegt an der unteren Grenze. Zusammen mit der starken Pfeilung, die beim Kurvenflug ebenfalls stabilisierend wirkt, ist die geringe V-Form aber ausreichend. Das tief angebrachte Tragwerk verlangt wegen des geringen Bodenabstands der Randbögen beim Starten und Landen auf nicht frisch gemähter Piste erhöhte Aufmerksamkeit. Im Landeanflug kommt die Diana 2 wie auf Schienen daher. Mit positiv gefahrener Wölbklappe verläuft der Endanflug langsam und stabil, überschüssige Höhe wird mit der Butterfly-Stellung ohne Fahrtzunahme effizient abgebaut.

Die Diana 2 ist ein sehr spezielles und einmaliges Flugzeug. Am Boden und im Flug hebt sie sich durch ihre grazilen Umrisse sofort von anderen Seglern ab. Sowohl in der Thermik wie auch am Hang ist sie mit Hochgenuss zu fliegen. Ihre Dynamik scheint grenzenlos. Jeder Flug entschädigt uns aufs Neue für die vielen hundert Stunden, die wir in die Entwicklung und den Bau der Diana 2 investiert haben.