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Flugzeugreport

Stemme RS10.e elfin — Meisterstück

Schon in einem Jahr soll der Hybrid-Tourer RS10.e elfin von Reiner Stemme Utility Air Systems fliegen. Das Flugzeug ist für die Doppelsitzerklasse konzipiert.

Bescheiden mit seinen Zielen war Dr. Reiner Stemme noch nie. Die Vorläuferfirma der heutigen Stemme AG gründete er zu einer Zeit in Berlin, als der Westteil der Stadt noch eingemauert und dort eigentlich von den zuständigen Alliierten kein Flugzeugbau erlaubt war. Er schaffte das schier Unmögliche: Die Stemme S10 mit neuartigem Antriebskonzept – Mittelmotor, Fernwelle und einklappbarem Propeller im Bug – entstand.

Rund 30 Jahre später, 2013, unternahm Dr. Stemme mit der Reiner Stemme Utility Air Systems (RS-UAS) in Wildau bei Berlin einen Neuanfang und entwickelte für Katar das Beobachtungsflugzeug Q01 – mit einem maximalen Abfluggewicht von 2,7 Tonnen ein Flugzeug einer ganz anderen Klasse als die bisher von Stemme bekannten Sport-Tourer. Sein Faible für den Segelflug hat Dr. Reiner Stemme darüber aber nicht verloren. Mit der Fertigung des Aufklärungsflugzeugs in seinem 50 Köpfe starken Unternehmen am Wissenschaftsstandort Wildau ist der finanzielle Rückhalt für die Entwicklung der elfin gesichert.

Die RS10.e soll ein etwas anderer Beitrag für die 20-Meter-Doppelsitzerklasse werden, allerdings auch ein durchaus konkurrenz-fähiger in dieser FAI-Wettbewerbsklasse. Während in allen Konkurrenzmodellen (ASH 32, Arcus, DG-1001, Duo Discus und hph Twin Shark) die Piloten zwecks eines möglichst schlanken, widerstandsarmen Rumpfs im Cockpit hintereinander sitzen, werden sie in der neuen Stemme Seite an Seite platziert. Piloten mit einer Körperlänge von höchstens zwei Metern sollen bei einer Cockpitbreite von 1,20 Meter in Schulterhöhe bequem Platz finden. Hier legt Dr. Stemme viel Wert auf eine gute Cockpitergonomie, die langes ermüdungsfreies Fliegen ermöglicht. Den Ein-/Ausstieg erleichtert ein weit heruntergezogener Haubenausschnitt, der Rahmen liegt in komfortablen 95 Zentimetern Höhe.

Foto und Copyright: RS-AUS

Bei den hochgesteckten Leistungszielen werden trotz des breiteren Rumpfs keine Abstriche gemacht. Als beste Gleitzahl soll die 50 erreicht werden. Die RS10.e wäre auch keine Stemme, wäre sie nicht eigenstartfähig und mit einem im Bug einklappbaren Propeller konzipiert. Ganz im Trend der Zeit setzt Dr. Stemme auf einen elektrischen Antrieb. Im Vergleich zum komplexen Antrieb der S10 und dem neuen High-End-Tourer S12 gestaltet sich die Konstruktion der RS10.e damit weniger aufwendig. Der flüssigkeitsgekühlte E-Motor mit einer Startleistung von 75 Kilowatt wird im Bug untergebracht, sodass keine Fernwelle im Cockpit Platz raubt.

Die Segelflugleistung soll der dreiteilige 20-Meter-Flügel mit modernem Profil liefern. Aerodynamik-Professor Dr. Karl-Heinz Horstmann hat es auf Eignung und Leistungsfähigkeit gecheckt. Um schädlichen Widerstand im Flügel-Rumpf-Übergang des Schulterdeckers so weit wie möglich zu vermeiden, wurde die Verschneidung dieser Flächen besonders optimiert.

Die Tragflügelfläche von 16 Quadratmetern wird Flächenbelastungen von 34 bis 55 kg/m2 erlauben. Rund 180 Kilogramm Wasserballast sollen die Tanks in den Flügeln aufnehmen können.

Der Elektroantrieb steckt mit mehr als 100 Kilogramm in der Gesamtmas-se des Systems – für die Konstrukteure eine Herausforderung. Sie müssen einen Großteil dieser Masse durch hochfeste und neue Materialien in der Struktur auffangen. Dazu soll die Verwendung von Niedrigtemperatur-Prepregs beitragen, die nicht in kostenintensiven Autoklaven verarbeitet werden müsssen. Mit diesem Material wurde unter anderem auch die Perlan II bei Windward in den USA gebaut, die speziell für Höhenflüge bis in die Stratosphäre ausgelegt wurde. Zugelassen wird die RS10.e nach den europäischen Standardbestimmungen CS-22 für ein maximales Fluggewicht von 900 Kilogramm.

Reisen mit E-Power

Die elfin bietet ein großes Sichtfeld nach vorn über das Panel. Foto und Copyright: RS-AUS

Die zwei Akkupakete von je 12,5 Kilowattstunde, von denen eins fest installiert, ein weiteres austauschbar hinter den Sitzen platziert wird, machen Gewichtseinsparungen notwendig. Dennoch will man nicht auf einen Beiklappmechanismus für den Flügel verzichten. Ziel ist eine Hangarierfähigkeit vergleichbar mit der eines kompakten E-Klasse-Motorflugzeugs. Vorgesehen sind verschiedene Optionen: das Beifalten der Außenflügel von 20 auf 11 Meter Spannweite und das Eindrehen der Innenflügel über eine Rumpf-Heb-/Drehvorrichtung. Das Unterstellen in einem Transport-anhänger beziehungsweise das Aufrüsten soll mit Montagehilfen von einer Person innerhalb von 30 Minuten erfolgen können. Die Rangierfähigkeit ergibt sich durch das Zweibein-Fahrwerk. Es gewährleistet mit einer Spurweite von 1,20 Metern sicheres Rollen und verschwindet im Flug nach hinten im Rumpf, um Widerstand zu vermeiden.

Bei der Verwirklichung eines mög-lichst effektiven Antriebs setzt Dr. Stemme auf die Firma Siemens, die das komplette elektrische System für die RS10.e entwickelt. Für das Gesamt-konzept arbeitet das Stemme-Team mit dem Fachbereich für Luftfahrttech-nik der Technischen Hochschule Wildau zusammen. Dort forscht Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Rüther-Kindel gemeinsam mit der Firma Enstroj an der Auslegung von Propellern, untersucht Laufspalteffekte und hat Gesamtwirkungsgrade bis hin zu Betriebsszenarien im Blick.

So wird der RS10-Bug im Bereich der Luftschraube trotz des breiten Cockpits einen nahezu kreisrunden Querschnitt erhalten. Vom kreisförmigen Laufspalt wird ein schwingungsarmer Lauf der Luftschraube erwartet. Der in Drehzahl und Drehmoment in weiten Grenzen regelbare Elektromotor macht zudem eine Luftschraubenverstellung für Start und Reiseflug überflüssig, sodass der Laufspalt mit nur 50 Millimetern Breite aerodynamisch günstig gehalten werden kann. Die Blattgeometrie wird bei der Steinbeis Flugzeug- und Leichtbau GmbH Stuttgart von Berthold Karrais optimiert. Stemme erwartet mit der Optimierung im Propellerbereich Wirkungsgrad-Zuwachs von über 25 Prozent gegenüber seiner ursprünglichen Erfindung. Ferner sollte der Propellerlärm reduziert werden. Als Reisegeschwindigkeit werden über 200 km/h anvisiert.

Die zwei Akkupakete ergeben bei einer Dauerleistung von 45 Kilowatt eine Motorlaufzeit von mehr als einer Stunde. In einer weiteren Ausbaustufe erhält die RS10.e elfin einen Range Extender. Vorgesehen ist ein Wankel-Generator von Geiger. Für die Einheit aus Verbrennungsmotor, Generator und Tank ist ein Behälter (Pod) unter dem Flügel vorgesehen. Der Extender wird die Reichweite im Motorflug bei einer Reisegeschwindigkeit von rund 185 km/h auf bis zu 1000 Kilometer steigern.

Von der Handhabung des Antriebs sollten dann auch Wenigflieger und Ungeübte nicht überfordert werden. Für die Bedienung ist nur ein Hebel auf der Mittelkonsole vorgesehen. Damit wird der Propellerdom geöffnet beziehungsweise geschlossen und die Leistung reguliert. In nur rund drei Sekunden geht es damit vom Segel- zum Motorflug und zurück. 

Geplanter Lieferbeginn des zugelassenen Flugzeugs ist 2019. Und  Preise gibt es auch schon: Nach heutiger Kalkulation werden für eine ausgerüstete RS10.e elfin rund 240  000 Euro aufgerufen.

Technische Daten

Der Range Extender – für 1000 Kilometer Reichweite – sitzt kompakt im Pod unter dem Flügel. Foto und Copyright: RS-AUS

RS10.e elfin

Antrieb

Hersteller: Siemens 
Art: Elektromotor
Startleistung: 75 kW
Reiseleistung: 45 kW
Batterien: 2 x 12,5 kWh

Propeller

Hersteller: RS-UAS
Typstarrer: Zweiblatt-Klapppropeller
Durchmesser: 1,65 m

Abmessungen

Spannweite: 20 m
Flügelfläche: 16 m²

Massen und Mengen

Wasserballast: 180 kg 
Maximalmasse: 900 kg
min. Flächenbelastung: 34 kg/m2
max. Flächenbelastung: 55 kg/m2
Batterien: 2 x 50 kg

Flugleistungen

Startrollstrecke auf Gras: 250 m 
bestes Steigen: > 3 m/s 
Reisegeschwindigkeit: > 200 km/h

Reichweite

bei Startleistung bis 500 m: 1 h
mit Extender: 1000 km
beste Gleitzahl: zirka 50 

aerokurier Ausgabe 06/2017

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