Teil 2
Part 2

Die komplette Geschichte des Sunny-Boxwing

The complete history of the Sunny-Boxwing by Tandem Aircraft KG


Tandemflugzeuge sind selten, denn ihre Effizienz ist meist schlechter als die einflächiger Flugzeugen. Die hintere Fläche kann bei einem flächengleichen Tandem maximal 38% des Auftriebs liefern, da sonst kein ausreichendes Stabilitätsmaß resultiert. Bei einem flächengleichen Tandem sollte zudem ein Stabilitätsmaß von 15% nicht unterschritten werden. Hinzu kommen große Probleme in der Rollsteuerung. Darüber hinaus neigen Tandems mit Flächen, die wie in der Graphik unten einen großen Abstand über der Längsachse aufweisen, zusätzlich zum Hunting - einer stark phygoiden (wellenförmigen) Flugbahn.

Unten ist eine negative Staffelung der Flächen gezeigt, die vordere Fläche liegt unten. Das Stabilitätsmaß beträgt im Beispiel 15% - rot ist der Neutralpunkt des Systems, grün der Schwerpunkt eingezeichnet. Man erkennt, dass der Schwerpunkt bezogen auf die Position der Flächen weit vorne liegen muss, soll das Tandem eine stabile Längbewegung zeigen. Wie in
Ringwings gezeigt, würde der Einsatz von Hochauftriebsprofilen diese Situation noch verschlechtern.

Die negative Höhenstaffelung der Flächen habe ich gegenüber der positiven immer als nachteilig erlebt, da die Flugzeuge kein sinnvolles gemeinsames Strömungsfeld entwickeln und insbesondere bei sehr großen Anstellwinkeln, die Tandemflugzeuge wegen ihrer meist geringen Streckung zeigen, schattet die vordere untere Fläche die hintere gerne ab, was zum Kontrollverlust führen kann.

Tandem winged aircrafts are rare, because their efficiency most often is inferior compared with a usual wing-tail-design. The rear wing can deliver maximum 38% of total lift, because otherwise no sufficient stability margin can be reached. For a tandem winged craft the stability margin should not be less than 15%. Additionally tandems have great and unsolved problems with roll control and often show "hunting",  strong phygoids in the airpath.

In the graphic below the front wing is located below. The stability margin is 15% - red shown is the neutral point of the system, green the center of gravity. If high-lift airfoils with greater negative moments were used, the CG has to be located still much more forward. See: ringwings
.

My experiences showed me, that the negative stagger cannot give the tandem wings a naturally common flowfield, further more at high angles of attack, which can be reached easily by a tandem due to its low aspect ratio, the front wing can shadow the rear one, what can lead to a loss of control.   



negatStag



Unten die gleiche Konfiguration mit positiver Staffelung, vordere Fläche oben. Tatsächlich hat sich in der Geschichte gezeigt, dass Tandems, die eine positive Staffelung der Flügel zeigen, bei gleicher Leistung die weitaus besseren, weil sichereren Flugeigenschaften zeigen. Insbesondere wird die hintere Fläche bei großen Anstellwinkeln nicht abgeschattet - sudden pitch up kann hier nicht eintreten.

Below the same configuration with positive stagger, front wing in an upper position. History and modern simulations show, that positive stagger seems to be much more safe regarding longitudinally stability and roll control. The performance is nearly the same, but the rear wing is not shadowed by the front wing at high angles of attack, which could result in a sudden pitch up and loss of control.







posStag

 




Der grösste Vorteil eines positiv gestaffelten Tandems wird unten gezeigt.

The greatest advantage of a positive staggered tandem is shown below:




Tandem Segel 

(Abbildung aus Marchaj 1982, Aero- und Hydrodynamik des Segelns. Vollständige Darstellung bei A.E. Gentry, How sails work, Artikelserie in SAIL, April/November 1973.)

Segelboote zeigten schon immer eine positive Staffelung der Segel - bezogen auf die Anströmung liegt das hintere Segel unter dem vorderen. Sind solche positiv gestaffelte Tandemflügel dicht über der Längsachse gestaffelt, so führt das dazu, dass der vordere Flügel eine gesteigerte Leistung zeigt, so als wäre ein Bodeneffekt vorhanden. Der vordere Flügel erzeugt dann einen höheren Auftrieb und zusätzlich wird sein Widerstand aus Auftrieb, der induzierte Widerstand, kleiner als der eines vergleichbaren elliptischen Flügels - (k-Faktor < 1,0). Beide Flügel arbeiten dann in einem gemeinsamen und natürlich abwärts gekrümmten Strömungsfeld. Bei Flugzeugen hat dies den Vorteil, dass das gefürchtete Hunting des Tandems deutlich gemildert wird. Flügelprofile werden in solch einem gekrümmten Strömungsfeld allerdings "entwölbt" und verlieren damit zum Teil ihre typische Charakteristik.

Sailboats show positive stagger of the "wings" relatively to the direction of the wind. If positively staggered tandem wings are short coupled the front wing shows increased lift and reduced induced drag as if he would fly in ground effect. (k-factor < 1,0). Both wings work in a natural downward bended common flow field. This natural flowfield of the two wings reduces hunting but changes the characteristics of the airfoil sections. Modern airfoils with much camber towards the trailing edge would work as if they would be low cambered.



Originalphoto
  

Das Photo oben zeigt ein Tandemflugzeug des Konstrukteurs Reinhold Platz von Fokker, dessen Flügel aus einem Vorsegel und einem Hauptsegel bestehen, die in positiver Staffelung angeordnet sind - 1923. Sieht man in dem Rumpfträger die Teilumriss eines Bootes, so erkennt man diese Segelanordnung sofort.

The picture above shows an early tandem built by Reinhold Platz, designer at Fokker-aircraft, with the typical positive stagger of a sailboats jib and mainsail -1923.


 


 UGW - 4,6 x 1,18 m, 15 qm

Oben: Da ich als Student schnelle übertakelte Segelboote gebaut hatte, bevor ich Interesse an den Tandemflugzeugen entwickelte, fand ich den Ansatz von Platz genial. Und da die Modellversuche mit den Ringwings neben guten Gleitleistungen in Sachen Steuerbarkeit so ziemlich alle negativen Eigenschaften eines negativ gestaffelten Tandem aufgezeigt hatten, schien es sinnvoll auch einmal eine positive Staffelung zu erproben. Anders als  Reinhold Platz wählte ich dafür aber das Boxwing-Design, bei dem die Tandemflächen aussen durch gemeinsame Endscheiben verbunden sind, was geringeren induzierten Widerstand und verbesserte Richtungsstabilität mit sich bringen kann. Dieser Entwurf und die nächsten entstanden in Bonn, Poppelsdorf, übrigens derselbe Ort, aus dem auch die Brüder Horten stammten :-), deren Nurflügel die ersten wirklich erfolgreichen waren und für die heutigen US-Drohnen Pate standen und noch stehen als seitenleitwerkslose Flugzeuge.


Above: Having built fast sailboats with lots of sail area before becoming interested in tandem aircrafts I found the solution of Mr. Platz ingenious. And due to the fact, that the ringwings were good gliders but showed all the problems a negative staggered tandem can bring up regarding control I wanted to give the positive staggered tandem a chance - using the boxwing design, which joines the wings of the tandem by common vertical endplates with some "toe-in", which can reduces induced drag and add directional stability.

   
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Nachdem sich bei einigen kleineren Modell diese positive Boxwing-Staffelung als sehr sicher zeigte, sah mein erster Entwurf für einen manntragenden Boxwing-Prototypen so aus wie in der Skizze oben.

Models of positive staggered Tandems showed very safe flying characterics and I decided to build a "first and dirty" prototype, which looked like in the sketch above:



Interessant dabei: Diese Modelle trugen ihre Quer-/Höhenruder zunächst in der Flügelmitte, denn es hatte sich gezeigt, dass mit dieser Anordnung die geringeren negativen Roll-/Giermomente auftraten. Eine Lösung, wie sie, wie ich heute weiß, auch Burt Rutan für die Querruder der Quicky gefunden hatte.


 The models had their ailerons (combined elevons) near the middle of the wing, because it had been shown that with this arrangement lower negative roll / yaw moments occurred. A solution which is also found (for the ailerons) at the rear wing of the Quickie:


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Unten: Mit diesem einfachen Schleppflugzeug unten begann für mich die Geschichte der TVS (TragflächenVerbundSysteme).

 
With this 1:1-model my personal story of the TVS - german for "joined wing systems" - started in the 80ies:

 
   


Schlepp TVS   



Das "Grossmodell" im Schlepp hinter einem Auto. Pilot: Hans Jürgen Schulz.
Die Erfahrungen mit diesem Schleppflugzeug und weiteren Modellen führten zu einem Patent, das auch wegen der vorgeschlagenen Bauweise gewährt wurde. Das Flugzeug wird im Wesentlichen aus einem einheitlichen Rundrohr aus Leichmetall gefertigt, das mit einem einheitlichen Widerholbeschlag aus Edelstahl verbunden wird. Der Beschlag hat U-Form und wird verschraubt, die Schrauben sitzen in Kompressionshülsen, die verhindern, dass das Rohr verformt wird.
 

The big model was towed behind a car - pilot: Hans Jürgen Schulz.
The experience with this towed aircraft and other models resulted in a patent, which was granted because the proposed construction was new. The plane is essentially made of a one type of round tube, which is connected with an identical single fitting made of steel in U-shape and fixed by screws, which are running in little compressionstubes - 1987.

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Unten eine Übersichtsskizze aus der Patentschrift zum TVS-600 (Einsitzer) aus jener Zeit, der ebenfalls noch die innenliegenden Querruder zeigte.

 The drawing shows the TVS-600, patentdrawing, which still had the elevons in the middle of the rear wing. The swept leading edge gives directional stability, moves the point of effort of the front wing forward and the vertical connection of the wings backwards - relatively.


 



Ein Gutachten der RWTH Aachen, Dr. Ing. Neuwerth, unterstützte das Vorhaben, mit einem Boxwing ein Ultraleichtflugzeug zu realisieren, das mit 6 m Spannweite, 3 m Länge, 90 kg Leermasse und 16 PS Antriebsleistung auskommen und für optimistische 12.000 DM verkauft werden sollte. Unten das Gutachten von Dr.-Ing. Neuwerth zum TVS-600:

An appraisal of the RWTH Aachen, Dr. Ing. Neuwerth, supported the project to realize an ultralight boxwing with 6 m span, 3 m length, 90 kg of empty mass and 16 HP of drive power:


 1

Seite 2
, Seite 3, Seite 4, Seite 5, Seite 6  des Gutachtens von 1987.


Das erste TVS-600 hatte ich ca. 6 Monaten später gebaut und es entsprach weitgehend der Patentschrift.

 
The first TVS-600 was built in 6 months and it corresponded to a large extent to the patent specification.
 


TVS 600


Es zeigte sich aber, dass sowohl der Antrieb mit 16 PS als auch das Fahrwerk zu schwach waren. Das Fahrwerk wurde geändert, die Leistung auf 20 PS erhöht. Damit hob das TVS-600 1987/1988 erstmals ab.

 
16 hp were not enough power to get the plane in the air on a short strip, it got 20 hp and a modified undercarriage - this worked.

TVS 600 1988

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Bei der Erprobung stellte sich aber wieder einmal der Unterschied zwischen Längsstabilität und Steuerbarkeit deutlich heraus. Das TVS-600 war zwar längsstabil, aber die innenliegenden Quer-/Höhenruder hatten zu wenig Querruderwirkung. Sie wurden auf volle Spannweite verlängert - siehe Pfeil. Nun aber reagierte das TVS-600 mit einem starken negativen Rolle-Wende-Moment auf Steuereingaben und zog nach Überwindung dieses Moments heftig in die Kurve. Ein Nachteil, den die kleinerenModelle nicht gezeigt hatten.

 
When testing, however, the difference between longitudinal stability and control once again showed out clearly. Although the TVS-600 was longitudinally stable the elevons near the centerline of the craft had to little response. They were extended to full span - see red arrow. Now, however, the TVS-600 responded to an ailerons input with strong adverse yaw and when this momentum was gone the craft tends to close the curve with a spiral dive. A disadvantage the more little models did not show.


Ein youtube-Film zum TVS-600 zeigt das Problem, man erkennt das starke Gieren aus der Kurvenrichtung bei Betätigung der Querruder. Es kann zum völligen Verlust der Steuerkontrolle führen.


A youtube video about the TVS 600 shows the problem. Using the ailerons the nose of the craft yaws hardly in the opposite direction. It can lead to the total loss of control.


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http://youtu.be/DOverENL8-M



Generell lässt sich dazu sagen:

Querruder an Auftriebsflächen, die deutlich hinter dem Schwerpunkt liegen, erzeugen negative Roll-Wende-Momente. Und zwar umso stärker, umso mehr positive V-Stellung diese Flächen aufweisen. Weshalb Flugzeuge mit stark rückwärts gepfeilten Flügeln - Verkehrs- und Frachtflugzeuge - zumeist über eine zusätzliche Spoiler-Rollsteuerung verfügen, mit der sich das negative Roll-Wende-Moment kompensieren lässt. Oder die Flügel haben wie bei der russischen Antonov-225 eine starke negative V-Stellung. Eine große Seitenflosse weit hinter dem Schwerpunkt mildert das Problem (Quickie von Burt Rutan als Beispiel).

Generally it can be said that ailerons on lifting surfaces, which are located significantly behind the center of gravity produce negative roll-yaw-moments. The stronger the more positive dihedral this area or wing shows. This is the reason, why aircraft with strong backward swept wings - transport and cargo planes - use additional spoiler roll control to compensate for the adveres moments. Or the swept back wings show strong negative dihedral like the Russian Antonov 225. A large fin far behind the CG helps to solve the problem (Quickie by Burt Rutan as an example).



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Ein anderes Beispiel: Die oben abgebildete Canard-Konfiguration von Farner trug die Querruder bei einem ersten Prototyp in den Stützflächen der Hauptfläche. Eine Betätigung dieser Querruder ließ das Flugzeug beim Versuch eines Hangstarts sofort um 90 Grad aus der Richtung drehen.

 
Another example: The Canard-configuration of Farner above carried the ailerons with a first prototype in the two wings, which supported the main  wing. Activating the ailerons of those wings withs its strong positive dihedral yawed the craft immediately about 90 degress, when Farner tried to fly this plane from a soft hill - no accident, just an experience.
 



Das beschriebene Problem der Rollsteuerung wurde für die TVS-Boxwings mit einer maximalen Flexibilität des Flächenverbundes gelöst. Unten am Beispiel des TVS-600. Die Zeichnung zeigt, was man als Pilot oder Passagier sieht, wenn volles Querruder rechts gegeben wird.

The problem of roll steering was solved for the TVS-Boxwings with a maximum flexibility of the joining of the wings. Below an example of the TVS-600. The drawing shows what you see as a pilot or passenger, if you give full aileron to the right:



TVS-600 Wenderollmoment


 Wird Querruder rechts gegeben (übertrieben dargestellt) so sorgt der induzierte Zusatzwiderstand dafür, dass sich der untere Flügel so bewegt, wie es die roten Pfeile zeigen. Weil oberer und unterer Flügel beweglich verbunden sind, bewegt sich der obere Flügel so, wie es die grünen Pfeile zeigen. Dadurch erhält der obere rechte Flügelteil einen etwas grösseren Anstellwinkel - blau gezeigt. Der damit dort erreichten Zusatzauftrieb stützt das Flugzeug in der Kurve ab und der induzierte Zusatzwiderstand dort wirkt gegen das negative Rollwendemoment. Man kann das als Pilot deutlich beobachten. Der erste, der es auch richtig deutete, war unser "ostälbscher" Fluglehrer Ewald Scheiber. Danke!

Above: Right aileron is given (exaggerated) which provides additional induced drag to the left lower wingpart and moves the lower wing complete as indicated by the red arrows. Because the upper and lower wings are connected by articulations, the upper wing is moved as the green arrows show it. This gives the upper right wing outside an increased angle of attack - shown blue. Additional lift at this wingpart supports the craft against "falling into the curve" and additional iduced drag at this wingpart counteracts the negative roll yaw moments. This can be clearly seen from the pilot, but its was our flight instructor Ewald Scheiber, who was the first to interprete it correctly. Thanks!

Eine Split-Klappe auf der Unterseite des Flügels kann das Gleiche erreichen - siehe Videos.

Without that flexibility a split-flap-funktion can do the same - see videosimulation.

http://youtu.be/hU-N-GURlrE  (without splitflap)

http://youtu.be/Vfak_3xndXY
  (with splitflap)



Nachdem die mögliche Lösung des Problems der Rollsteuerung erkannt war, machte es ein neu konstruierter Boxwingflügel mit 7 m Spannweite (TVS 700) leicht, die nötige Flexibilität für eine gute Rollsteuerung bereitzustellen. Unten das TVS-700 mit Pilot "Buba" vor dem ersten Testflug.

A new joined-wing with 7 m wing span (TVS 700) made it easy to provide the necessary flexibility for a good roll control. Below the TVS-700 with pilot 'Buba' just some seconds before the first test flight. 
  

"Buba" Testpilot

erster Start
 

Das TVS-700 mono zeigte von Anfang an so gute Flugeigenschaften, dass bereits kurze Zeit später von A. Zimprich die ersten Höhenflüge unternommen werden konnten. Antrieb Rotax 447 mit 40 PS.

 
The TVS-700 mono showed such good flight characteristics, that a short time later A. Zimprich took of for a long flight on top. Propulsion Rotax 447 with 40 HP.


Zimprichs Höhenflüge


Deutlich zu sehen ist auf dem oberen der zwei Photos, dass der vordere Flügel des TVS-700 mono mittig nicht so tief war wir der des späteren Sunny. A. Zimprich, unser Fluglehrer, liebte diesen Einsitzer und flog mit ihm gerne durch jedes Wetter, weil er so unbeirrbar flöge wie ein "Dart-Pfeil". Da aber das TVS-700 für den doppelsitzigen Betrieb etwas zu wenig Fläche aufwies, um die Mindestgeschwindigkeit zu erreichen (max. cL etwa 0,98) wurde die vordere Fläche noch einmal vergrössert, sodass das Gesamtflugzeug schliesslich knapp 17 m^2 Fläche aufwies. Damit war ein doppelsitziger Betrieb problemlos möglich.

Unterschreitet man die systembedingt recht hohe  Mindestgeschwindigkeit, so zeigt sich das lediglich in einem stärkeren Sinken. Auch im Kurvenflug. Man konnte und kann sich auch heute noch mit voll gezogenem Knüppel stabil durch die Turbulenzen in einer dichten Wolkendecke sinken lassen. Profipiloten, die das TVS 700 zur Erprobung flogen, haben eben dies mehrmals (verbotenerweise) vorexerziert und dichte Bewölkung im Sackflug durchquert.  Für dieses sichere Überziehverhalten, für die Wendigkeit und das gute Verhalten in Turbulenz und böigem Wetter wurde das TVS-700 schnell bekannt.

 Unten der Prototyp TVS-700 duo 1989/90 bei Testflügen in Frankreich, die damals über den Schlössern der Loire und bei viel Wind stattfanden. Pilot: A. Zimprich, Fluglehrer der ersten Stunde, dahinter der Konstrukteur D. Schulz-Hoos.

The TVS-700 mono showed a smaller upper wing than the later Sunny-Boxwing. With this small upper wing the first TVS-700 was steady in the air like a dart arrow. For double-seat operation the upper wingarea was increased, which resulted in 17 sqm lifing area overall.  The TVS-700 and later Sunny showed an extremely harmless stall behavior! Just mushing down - no spin. Below the first Prototype of the TVS-700 duo with increased wing area (front wing deeper in the middle).

  

TVS-700 duo

Die ersten  Bespannungen bestanden damals noch aus von mir selbst genähtem Segeltuch, (oberes Photo), später folgte uv-stabilisiertes Trilaminat mit Gitterstruktur, wie es heute noch bei Hängegleitern Verwendung findet.  Die Profile des TVS-700 waren jenen aus dem Drachenbau entlehnt, wiesen also vorne eine durch Profillatten vorgegebene Wölbung auf und im Bereich des positiven Druckgradienten stellte sich das Segeltuch wie bei einem Princeton-Sailwing entsprechend den Luftkräften selbst ein.

Mit diesen Profilen war das TVS-700 von Anfang an unproblematisch fliegbar. Das bestätigte auch eine zusätzliche 3 monatige Erprobung des Flugzeugs durch neutrale Flugzeugingenieure in Manching. Damals eine Prüfstelle des DAeC, die sich bezüglich der Flugeigenschaften von UL-Flugzeugen nicht auf die Angaben der Hersteller verliess, sondern das selbst in eigenen Flugversuchen untersuchte. Eine gute Sache!

Airfoilsections of the wings were those known from hanggliders regarding the first 40% of the wingdepth. With those airfoils the TVS-700 had very stable characteristics. The flight chracteristics of the TVS-700 were tested over 3 months by independent engineers who were amazed about the stable and good flying qualities oft this craft.




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Zur Graphik unten: Heute kann man die Berechnungen und Versuchsergebnisse aus den 80ern mit modernen Programmen wie Vortex von Frank Ranis nachvollziehen und überprüfen. Unten eine standardisierte Draufsicht auf das TVS-700. Es zeigt sich, dass der Neutralpunkt und Schwerpunkt der Konfiguraion exakt mit dem übereinstimmt, was in die Serienfertigung einfloss. Gezeigte Stabilitätsmatge 15%

Graphics below: Today, you can follow the calculations and experimental results from the 80s with modern applications such as Vortex by Frank Ranis and check. Below a standard top-down on the TVS-700.  Neutral point and center of Gravity exactly match what went into the production of Sunny Boxwing - stability margin 15%. 

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Unten eine Graphik die den Nachlauf des hier verwendeten, standardisierten Boxwings  bei 15% Stabilitätsmarge zeigt. Die Gleitzahl der Flügelkonfiguration (ohne Rumpf) beträgt 25, das Verhältnis Auftrieb vordere zu hintere Fläche beträgt ~70 : 30. Es ist gut zu sehen, dass der Abwind maßgeblich von der oberen Fläche bestimmt wird.

Graphics below show the "wake" of a standarized TVS-700 configuration with a stability margin of 15%.The glide ratio of the wing configuration (without fuselage) is 25:1, the ratio lift front to rear wing is about 70: 30. It can be seen, that the systems wake is largely determined by the upper surface.
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1990 erfolgte die Zulassung als Serienflugzeug Sunny. 1991 wurde diese ergänzt mit einer neuen Auflastung auf 400 kg MTOW, denn die Kunden wollten bald stärkere, aber leider auch schwerere Antriebe. Die TVS-Boxwings waren von Beginn der ersten Versuche an von Dipl.-Ing-Schetat (Boeing-Deutschland) in der Struktur mit einem damals noch neuartigen Finite-Elemente-Programm gerechnet, auch für die Auflastung. Und es zeigte sich in  allen Belastungsversuchen, dass diese Rechnungen des Fachingenieurs sehr gut mit der Praxis übereinstimmten.

The Sunny was tested by independent pilots an engineers for 3 month and got its certification without problems. The engineers bought one of the crafts, because they wered suprised about its flying qualities. The wings statics were calculated by Dipl. Ing . Joachim Schetat, who worked for Boeing-Deutschland. Everything what was predicted by him came true. Below one oft the many load tests the craft had to withstand - we loaded the whole structure with 2,2 tons.


Belastungsversuch



Soweit die Geschichte des TVS-600 und TVS-700 von Anfang an.

So far the history of the TVS-600 and TVS-700 from the beginning.

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Die Geschichte des Serienflugzeugs "Sunny"

The history of the productioncraft named "Sunny"


Die Fertigungszeit vom Halbzeug bis zum fertigen Ultraleicht-Flugzeug lag zu Beginn bei nur 80 Mannstunden. Wir haben jeweils 10 Flugzeuge auf einmal aufgelegt, im Winter alle benötigten Komponenten vorgefertigt. Die standardisierten Leichtmetallrohre in einer geprüften Luftfahrt-Qualität des Herstellers Menziken, Schweiz, wurden auf einem CNC-Halbautomaten auf den Zehntelmillimeter präzise gebohrt. Eine Flächenverbund war exakt wie der andere, nur die Rümpfe mit ihren untergeordneten Strukturen erfuhren Änderungen.
Ich denke, mein Baubuch war damals das ausführlichste und genaueste der gesamten Branche. Unten die Hauptbaugruppen für einen Sunny-Sport, wie man sie erkennt, wenn man in die Flügel oder unter die Verkleidung schaut.

The production time from prepared parts to the ready-to-fly craft was about 80 manhours. We prepared all necessary components of 10 crafts by one session. The standardized alloy tubes were delivered by Menziken, Switzerland, and were precisely drilled on a CNC semi-automatic. The wings stayed allways the same, I would have been an idiot to alter them after all the experiences we had made, but the fuselages were monoplace, biplace tandem and side-by-side. Above the main assemblings - Sunny Sport.


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Unten Serienrümpfe für den Sunny-Sport mit Tandemsitzanordnung.
Below fuselages of the Sunny Sport.



Lager

 
Unten einer der ersten Sunny-Sport aus der 1990/1991 anlaufenden Serienproduktion. Diese einfachen, offenen Sunnies haben uns den meisten Spaß gemacht. Sie waren schnell zu bauen, hatten eine einfache Motorisierung und waren sehr leicht, sehr wendig, und damit genau so, wie ich mir schon 1984 ein einfaches sicheres Flugzeug vorgestellt hatte. Diese Flugzeuge hatten einen "Mad-Max-Charme". Die GTS-Bespannung saß immet tadellos glatt, konnte aber in wenigen Minuten ab- und wieder aufgezogen werden.

 With 3 mechanics we built more than 20 crafts per year - ready to fly. I think my book of construction was the most detailed and most accurate of the entire business. Below one of the first sunny sports from the 1990 / 1991. Those simple sunnies have made the most fun. Quick to build, simple engine, very light, highly manoeuvrable, exactly as I had it imagined 1984, when it all began. These aircrafts had a 'Mad Max' charm. The GTS-covering came out perfectly smooth.



Sunny Sport ohne Verkleidung


Pilot ist jeweils Ewald Scheiber, Fluglehrer der ersten Stunden, dem ich neben Willi Latzel, einem Clubkameraden, sehr viel verdanke. Beiden sei Dank!

 
Pilot here is Ewald Scheiber, flight instructor, which I owe very much in addition to Willi Latzel, a club mates. Thanks to both!





Unten: Die dazugehörige Werbung in einem Fliegermagazin.

Below: Advertisement from the early 90ies.





Unten: Kurze Zeit später erhielten die Sunnies eine Frontverkleidung. Sie war abgenommen von der Nase eines seinerzeit hochmodernen Pusher-Flugzeug-Entwurfs von Colani. Heute würde ich das so nicht mehr machen, denn eine solche, hinten offene "Tüte" auf der Nase erzeugt viel Widerstand. Eine noch 1999 erprobte andere Frontverkleidung machten den Sunny um 18 km/h schneller und für den Reiseflug entsprechend sparsamer.

Below: A short time later the sunnies received a front covering. Today I would no longer do it that way, because such a rear open 'bag' on the nose creates much resistance. A 1999 tested other front covering made for faster flights (+ 18 km/h) with less consume of gasoline.



Sunny Sport mit Verkleidung



Eine typische Impression jener Zeit:
 


Zeichnung unbekannten Künstlers


Ein Video auf youtube zeigt einen solchen Sunny-Sport im Flug - Sunny-Sport, 1993.
 
A video shows this type of craft on a models air strip.



Es folgte die Version side-by-side, ein Cabrio zum Fliegen. Unten im Bild der Sunny von A. Franke mit kreisförmig verschiebbaren Winterscheiben. Diese Side-by-Sides brauchten etwas mehr Leistung als die Tandemsitzer, aber sie waren sehr bequem für Fluggäste.

 
The Sunny Sport tandem-seated-modell was followed by a side-by-side, a convertible to fly. Below in the picture a side-by-side (A. Franke), with circular sliding winter windows. Those side-by-sides needed a bit more power than the tandemseated version, but they were/are very convenient for passengers.


Franke s+s

side-by-side



Hier ein side-by-side im Flug - 1993, sun' fun, USA.
Hier ein Sunny side-by- side (Bj.1993) im Jahre 2011
und der gleich noch einmal im Flug (Ukraine) 2014.



Weil schon bald jeder in der UL-Klasse geschlossen fliegen wollte, bekam auch der Sunny eine aus zwei vertikal geteilten Halbschalen aufgebaute Vollverkleidung. Heute würde ich mich dem Markttrend nicht mehr beugen, obwohl es viele Kunden gab, die mit dem Sunny-Targa mehr als nur zufrieden waren und, ausgestattet mit einem Rotax 912 80 PS Viertakter, auch längere Reisen in das benachbarte Ausland unternahmen. Unten ein solcher Targa.

Because soon everyone in the UL class wanted to fly a closed aircraft, the Sunny got a full enclosed cockpit, composed of two vertically split shells. Today I would not follow this market trend, although there were many customers who were more than satisfied with the sunny Targa and, equipped with a Rotax 912, made long journeys. Below a fully enclosed Sunny Targa.


Targa France




 
Ein besonderer Vorteil der Sunny-Boxwings war es, dass jeder Sunny, auch der Targa, in einen von uns entwickelten kleinen Anhänger von nur 4 x 2 m Grundfläche passte. Das ist unerreicht klein, leider brauchte man 50 Minuten (ich 25 Minuten) für den Aufbau.
Unten ein Sunny Targa im Anhänger.

A special advantage of the Sunny was that he (male!) fits in a small box trailer, developed by us, only 4 m long and 2 m wide - this is really small. Below a Sunny Targa in his box.





Ein besonderer Sunny war und ist auch heute noch der von Walde und Georg Lüdeke. Georg hat diesen Sunny-Sport für seine persönlichen Zwecke weiter verkleidet und dieses gepflegte Flugzeug fliegt er auch heute noch - mit 80 Jahren! Glückwunsch! Nachtrag: Georg hat dieses Flugzeug trotz erfolgreicher Erneuerung des Medicals dem Verkehrshaus in Luzern übergeben, wo es demnächst einen Platz erhalten wird. Es war Georg in weit über 1.000 Flugstunden ein treuer Begleiter.

A special Sunny was and is even today the Sunny Sport from Walde and Georg Lüdeke. Georg has pimped up this Sunny sport for his personal purposes and piloted this craft nearly 25 years and still with the age of more than 80 years. Congratulation! Supplement: Georg has handed over this airplane in spite of successful renewal of the medicals to the "Verkehrshaus" in Lucerne where it will soon receive a place.


Luedeke


Insgesamt wurden von mir nach 4 Jahren Entwicklung in weiteren 9 Jahren rund 150 Sunny-Boxwings in den gezeigten Versionen, aber mit immer gleichen Flügeln für ein MTOW von 400 kg gebaut. Sie fliegen auch heute noch unfallfrei in vielen Ländern der Welt.

After 4 years of development about 150 Sunny-Boxwings were built from 1990 - 1999 by me and my company Dieter Schulz Tandem Aircaft KG. All those Sunnies show exactly the same wings, but 3 versions of fuselages exist. Many of them are still in the air also in foreign countries - accidentfree.


Bitte beachten:

1999/2000 habe ich die Produktion verkauft und es wurden danach Modifikationen an dem Flugzeug vorgenommen, die neben der maximalen Abflugmasse (orig. 400 kg) auch die Lage des Schwerpunkts und anderes mehr betreffen. Ich erhalte immer wieder Anfragen, ob diese Modifikationen mit mir abgestimmt und/oder in Ordnung seien. Fest steht: Für alle Modifikationen nach 1999 sind alleine der/die aktuellen Musterbetreuer zuständig. Bei Fragen ist das LSGB des DAeC der richtige Ansprechpartner. Ersatzteile, Pläne und anderes werden von mir nicht vertrieben.   



Please note:

The production of the Sunny-Boxwing was sold by me 1999/2000. All modifications regarding weight, max. take-off-mass, center of gravity, additional gasoline etc., which were made after 1999 are not intended by me. If there are questions about those crafts contact the Musterbetreuer via the DAeC-Luftsportgerätebüro. I do not sell plans or spareparts.



Last but not least

E
in Reservat für alternde Sunnies existiert heute in Reunion. Ein deutscher Auswanderer und Pilot (Stephan) betreut dort unter tropischer Sonne viele verschiedene Sunnies. Von ihm stammt das untenstehende Photo. Ihn selbst sieht man auf dem Cartoon unter dem Photo.

Today a reserve for aging Sunnies exists in Reunion. A German emigrant and pilot (Stephan) looks there under the tropical sun after a lot of different Sunnies. He made the following photo. One sees him himself on the cartoon under the photo.

 
Reunion, Stephan

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Sunny-Modell:

Von 1991 bis 1999 wurden von mir sicher einige hundert Bastelbögen für einen flugfähigen Papiersunny in alle Welt verschickt. Sie fanden große Resonanz, denn sie flogen gut und fliegen auch heute noch gut, wenn sie korrekt ausgeschnitten, exakt geknickt, verklebt und mit dem richtigen Schwerpunkt in die Luft gesetzt werden. Papier-Sunnies fliegen von 5 bis 25 cm mit angepasstem Papier bzw. Karteikartenkarton. Ich habe einmal einen flugfähigen Sunny in einer Streichholzschachtel an ein Magazin geschickt. Minidrohne!

From 1991 to 1999 some hundred papercrafts for a flying Papersunny were sent all over the world by us. They found great resonance, because they flew well and fly good today, if they are properly cut, folded, glued and get right CG by a nail or a piece of plumb. "Paper" should be stiff, draw the folding lines with a hard pen first, then cut and fold. Works from 5 cm span to 25 cm span.  

 
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1991




2014 bin ich aus Anlass einer in Deutschland angedachten neuen Klasse von Ultraleichten mit geringer Flächenbelastung noch einmal zu den alten Ringwings zurückgekehrt und habe diese Idee mit der des Ellipsenflügels in positiver Staffelung neu aufbereitet - das finden Sie hier. Und auch das Rautenwing-Konzept habe ich für eine solche Klasse noch einmal neu angedacht. Die Überlegungen zu einem kleinen Rautenflugzeug finden Sie hier.

Some newer thoughts about light tandem winged boxwings you will find hier (Boxwing-Ellipse)
and
hier (Boxwing-Diamond)







Hinweis des Autors /
Authors note:

Für Tandem-Flugzeugen gilt die allgemeine Regel, dass für Längsstabilität zwischen vor- und nachfliegender Fläche eine positive Einstellwinkeldifferenz vorliegen muss - bezogen auf die effektiven(!)Winkel. Eine deutliche Schränkung der vorderen Fläche oder ein Querruderausschlag an dieser Fläche können diese Regel ebenso verletzen wie positive Ausschläge eines Höhenruders an der hinteren, stabilisierenden Fläche. Tandem-Flugzeuge in Originalgrösse reagieren auf eine Verletzung dieser Regel oft unerwartet drastisch mit einem Abknicken der Flugbahn, obwohl Modelle dieses Verhalten nicht zeigten. Zum Unterschied zwischen Modell und Original siehe den Hinweis hier.

There is a well known rule of thumb that there must be a positive longitudinal dihedral (effective angles) between wing and stabilizer to achieve longitudianl stability. This rule applies to tandem aircrafts as well. Strong washout of the front wing or a negative aileron deflection at this wing can violate this rule as well as the positive deflection of an elevator at the rear (stabilizing) wing. Models might show no problem, but tandem winged aircrafts in the original size might show a drastic bend of the flightpath - dive, turning on the back - if this rule is violated. About the difference between models and originals see the note here.





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