Das in Yakima, Washington, ansässige Unternehmen CubCrafters ist bereits dafür bekannt, die klassische Piper Super Cub bis an die Grenzen ihrer Kurzstart- und Landeeigenschaften weiterzuentwickeln. Ein neues Aerodynamiksystem, das das Unternehmen derzeit entwickelt, könnte die Leistungsfähigkeit der Cub und anderer Flugzeuge noch weiter verbessern.
Cubcrafters nennt sein neues System Electric Lift Augmenting Slats (ELAS). ELAS ist eine neue Variante einer alten Idee, die Erkenntnis, dass die Beschleunigung des Luftstroms über der Oberseite eines aerodynamischen Geräts wie eines Flügels oder eines horizontalen Leitwerks den Auftrieb erhöhen kann.
Es wurde am häufigsten bei „geblasenen Klappen“ beobachtet, deren Ursprünge bis in die 1930er Jahre zurückreichen. Luft, die durch Düsen über die Flügelhinterkantenklappen geblasen wird, wurde verwendet, um den Luftstrom über die Hinterkante des Flügels zu beschleunigen und zu formen, wodurch der Auftrieb erhöht wurde und Starrflügler langsamer fliegen und kürzere Start- und Landestrecken ermöglichen konnten.
CubCrafters hat die Idee im Wesentlichen aufgegriffen und auf die Vorderkante der Flügel eines seiner NX Cubs übertragen. Mehrere elektrische Impeller sind segmentweise in die Vorderkantenlamellen (klappenartige Vorrichtungen an der Vorderseite eines Flügels) des Flugzeugs integriert (zwei Ventilatoren pro Segment). Die Ventilatoren können entlang der Lamellen in verschiedene Positionen bewegt, nebeneinander angeordnet oder getrennt werden, um unterschiedliche Effekte zu erzielen.
Die Flugtests begannen letzte Woche in der Yakima-Anlage des Unternehmens. In den kommenden Monaten wird eine Testmatrix zur Bewertung verschiedener Konfigurationen, Lamellen- und Lüfterleistungseinstellungen sowie Umgebungsbedingungen erstellt. Die Analysen von CubCrafters haben vorausgesagt, dass der hochenergetische Luftstrom, den ELAS durch und um die Vorflügel herum erzeugt, letztendlich den Auftrieb je nach Tragflächengeometrie und Flugbedingungen um den Faktor 1.5 bis 4.0 steigern könnte.
Die auf Super Cub basierende Produktpalette des Unternehmens umfasst bereits äußerst leistungsfähige STOL-Sport- und Buschflugzeuge. Der Energy-Drink-Riese Red Bull demonstrierte die Leistungsfähigkeit der Produkte von CubCrafters, als er im vergangenen März einen Stunt hinlegte, bei dem ein Pilot einen Carbon Cub auf einem Hubschrauberlandeplatz mit 78 Fuß Durchmesser auf dem Dach des 56-stöckigen Burj Al Arab Hotels in Dubai landete .
Angesichts der Tatsache, dass seine Flugzeuge bereits eine so beeindruckende Leistung erbringen können, fragte ich Patrick Horgan, Präsident und CEO von CubCrafters, warum sein Unternehmen nach innovativen Technologien sucht, um die STOL-Fähigkeit weiter zu verbessern.
CubCrafters verfügt über eine eigene Skunk Works-ähnliche Abteilung namens „Area
Dabei verfasste er gemeinsam mit dem Professor der Oregon State University, Dr. David Ullman, und dem Chefingenieur von CubCrafters, Vincent Homer, einen Artikel, in dem er die Vorteile von STOL und eVTOL verglich. Ullman und Homer hatten ein Patent für die Verwendung verteilter elektrischer Kanalventilatoren für den Antrieb erhalten und Horgan entwickelte hochmoderne Lamellenventilatoren.
Das Trio sah die Möglichkeit, diese Elemente zu kombinieren, um in ELAS ein System zu schaffen, mit dem die damals aufstrebenden eVTOL-Hersteller nur schwer mithalten konnten.
„Wir dachten, dass die Technologie für Batteriekapazitäten wahrscheinlich nicht das erreichen würde, in das ein Großteil der Branche investierte“, sagt Horgan.
Die darauffolgende Entwicklung von Flugzeugen für die urbane Luftmobilität von reinen VTOL-Flugzeugen hin zu Tragflächenkonstruktionen, um den Beschränkungen der Batterieenergie gerecht zu werden (und die jüngste Aufgabe der Produktionspläne für Elektroflugzeuge durch Hersteller wie Tecnam), hat ihnen Recht gegeben.
ELAS kann den Auftrieb mit viel weniger Energie steigern. „Wir brauchen die Batterien der nächsten Generation nicht“, bekräftigt Horgan. „Die jetzt verfügbaren Batterien reichen völlig aus, da wir den Auftrieb in der Start-, Steig- und Landephase verstärken. ELAS ist kein Vollzeitgerät.“
Horgan und seine Landsleute haben dafür ein Patent erworben, in Zusammenarbeit mit der School of Mechanical and Aeronautical Engineering der Oklahoma State University umfangreiche Modellierungen und Analysen durchgeführt und nun mit Flugtests begonnen.
Ihr Ziel besteht nicht nur darin, den Carbon Cubs zu ermöglichen, von immer kleineren Stücken abseits der Landebahn abzusteigen und sich dort niederzulassen. ELAS kann möglicherweise auf größere Flugzeuge mit spezifischen Passagier- oder Frachtmissionen angewendet werden, wodurch sie eine mit Buschflugzeugen vergleichbare Kurzfeldleistung, jedoch mit größerer Nutzlast, erhalten. Laut Horgan kann das System auf verschiedene Größen skaliert werden.
„Unser Demonstrator ist lediglich ein Beweis für die Technologie in ihrer ersten Form. ELAS kann so dimensioniert werden, dass es den Spielräumen entspricht, die Sie für eine bestimmte Flugzeugzelle benötigen.“
Das bedeutet, dass ELAS-Systeme möglicherweise in Flugzeuge zur Erntestaubbekämpfung oder Brandbekämpfung aus der Luft, in Passagierflugzeuge, die in engen Umgebungen abseits der Landebahn eingesetzt werden, oder sogar in neue eVTOL-Designs eingebaut werden könnten. Das System kann als Add-on verwendet oder vollständig in das Design eines Starrflüglers integriert werden.
CubCrafters führt die Flugtests und -bewertungen in Verbindung mit einem NASA-Zuschuss durch, um die Technologie zu verfeinern. Zunächst sind die Lamellen und die Kanalventilatoren feststehend, in Zukunft drehen sie sich jedoch nach vorne, wie es bei herkömmlichen Hochhub-Lamellen der Fall ist. Zusätzlich zu kürzeren Start- und Landestrecken könnte ELAS laut Horgan die Steuerbarkeit und Stabilität des Flugzeugs bei langsamer Geschwindigkeit verbessern und die Nutzlastmarge erhöhen.
Horgan sagt, es sei „zu früh, um zu sagen“, was anschraubbare oder integrierte ELAS-Systeme eines Tages kosten könnten, aber es ist bemerkenswert, dass CubCrafters nach kommerziellen Partnern sucht, mit denen er Joint Ventures eingehen kann. „Wir glauben, dass die Anwendbarkeit weit über unsere Flugzeuge hinausgeht“, sagt Horgan. „Wir freuen uns auf eine Zukunft, in der dies über unsere derzeitige Produktionslinie hinausgeht.“
Das Potenzial für CubCrafters, seine ELAS-Technologie zu lizenzieren, würde das diversifizierte Portfolio des Unternehmens erweitern. Das Unternehmen fertigt bereits vollständig FAA-zertifizierte Flugzeuge, teilweise zertifizierte leichte Sportflugzeuge, experimentelle Builder-Assist-Flugzeuge und Komplettflugzeuge. Laut Horgan ist CubCrafters der einzige Hersteller der allgemeinen Luftfahrt, der dies tut, und verfügt in allen diesen Kategorien über eine selbstfinanzierte Entwicklung.
Im Einklang mit seinen Expansionsambitionen ist das Unternehmen nun an die Börse gegangen, nachdem es im November 2022 ein Aktienangebot (Regulation A) veröffentlicht hat. Das Angebot und andere Pläne, auf die Horgan anspielte, deuteten darauf hin, dass CubCrafters möglicherweise lange Zeit als Technologieentwickler und nicht nur als General agieren wird Hersteller von Luftfahrtausrüstung. Das ist eine ironische Möglichkeit für ein Unternehmen, dessen Produkt bisher darauf ausgerichtet war, alles auf möglichst kleinem Raum zu erledigen.
