Experimentals, de keuze is reuze. - door Tim Weert -
Link naar Deel 1 | Deel 2 | Deel 3 | Deel 4 | Deel 5
Deel 6. Het elektrisch systeem en firewall forward (Motor).
Nadat de bouwdozen voor de staartvleugels, vleugels, de romp en finishing kit klaar zijn, begint het afbouwen. De bekende uitspraak "90% done, 90% to go" blijft daarbij helemaal op zijn plaats.
De bouwer wordt steeds meer overgelaten aan zijn eigen wensen, doordat geen enkele experimental hetzelfde is uitgerust. De ingebouwde systemen moeten op elkaar aangesloten en afgestemd worden om goed met elkaar te kunnen samenwerken. In de VS is zijn diverse bedrijven die daarbij kunnen helpen en zelfs de panelen, connectoren en kabelbomen voor hun klanten kunnen fabriceren. Deze bouwfase wil ik echter ook zelf doen. Daarom heb ik bewust veel tijd gestoken in het ontwerp van mijn instrumentenpaneel en de erbij horende systeemarchitectuur.
De basis bestaat uit het systeem van Garmin, twee G3X Touch displays. In de Europa heb ik het oudere Dynon D-100 EFIS / D-120 EMS systeem, gekoppeld met een Garmin GNS530 NAV/COM/GPS en GTX 330 transponder. Destijds viel me tijdens het inbouwen meteen het enorme kwaliteitsverschil op tussen de componenten van Dynon en Garmin. Het modernere Dynon Skyview HDX systeem is uiterlijk vergelijkbaar met Garmin G3X. Ook de prijs is vergelijkbaar. Maar het verschil in kwaliteit van de componenten vond ik toch zo groot dat ik deze keer gekozen heb voor een Garmin G3X Touch systeem. Daarbij komen de negatieve ervaringen die ik (en een paar kennissen van mij) met de Dynon componenten heb gehad op het gebied van storingen (uitval) tijdens de actuele vluchtfase. Beide Dynon displays zijn in mijn Europa de afgelopen jaren al een keer uitgevallen. Deze moesten vervolgens bij Dynon in de VS gerepareerd worden. Natuurlijk viel het allemaal onder garantie, maar toch. Dat, terwijl mijn Garmin componenten altijd storingsvrij bleven werken.
Voor het ontwerp van de stroom distributie van mijn eigen specifieke situatie heb ik één aparte tekening gemaakt. De basis wordt gevormd door de VP-X Pro die de distributie van de stroom verzorgt.
In plaats van allemaal aparte circuit breakers inbouwen en bedraden, distribueert deze VP-X unit de stroom via solid state circuit breakers. Op het Vans forum had ik veel informatie gevonden over dit systeem waardoor ik snel overtuigd werd.
Deze VP-X Pro unit is toegankelijk via de rechter G3X Touch multi function display. Dit moderne systeem heeft veel voordelen vergeleken met thermische/mechanische circuit breakers. Ze slijten niet, de MTBF (Mean Time Between Falures) is vele malen groter en de volledige stroom gaat nu niet meer door alle onderdelen zoals alle bedrading van circuit breakers en switches.
Hierdoor is er minder dik stroomdraad nodig, zijn er fysiek minder elektronische koperen bussen te monteren, is het gehele systeem veel eenvoudiger en niet onbelangrijk, aanmerkelijk lichter. De schakelaars vertellen alleen aan de VP-X of een circuit aan of uit moet staan. De dikke draad met de uiteindelijke stroom naar de gebruiker staat op een andere connector en komt niet meer bij de schakelaar in de buurt. Bovendien kan de vlieger de mechanische schakelaar via de Garmin G3X display overrulen mocht deze toch stuk gaan. Als bonus kan de vlieger van elk individueel systeem precies monitoren, tot op de tiende Ampère nauwkeurig. De presentatie is vergelijkbaar met de EICAS systemen in moderne verkeersvliegtuigen.
De VP-X Pro neemt ook de taken van een Speed Trim, Safety trim en Flap Management system over, waardoor je deze systemen, indien gewenst, niet meer apart hoeft in te bouwen. De VP-X Pro heeft daarnaast ook een interne architectuur met twee zogenaamde "banken" die als back-up van elkaar het elektrische circuit breaker systeem managen.
Ik vond het belangrijk om alle regels die gelden voor de gecertificeerde vliegtuigen ook voor mijn eigen elektrische systeemontwerp toe te passen. Ik heb daarom gekozen voor twee G3X Touch displays die beide hun eigen AHRS unit hebben voor Air Data en Stand- informatie. Als back-up heb ik gekozen voor de Garmin G5 EFIS, die in staat is om helemaal zelfstandig van alle andere systemen te kunnen werken op zijn eigen accu.
De avionica bestaat verder uit een binnen het G3X systeem geïntegreerde ADS-B transponder om ruimte op het paneel te besparen. Ruimte die ik nu kon gebruiken voor een Garmin GTN 650 als NAV/COM/GPS # 1 en een GNC 255 als NAV/COM # 2. De Garmin single channel Autopilot en het radioselectie paneel maken de uitrusting compleet. Met deze architectuur wordt het vliegen in marginale omstandigheden een stuk makkelijker, veiliger en prettiger dan met de old-school stoomklokken van vroeger. Bovendien is de Garmin GTN650 NAV/COM/GPS gecertificeerd om PBN (Performance Based Navigation) te vliegen waarbij de moderne RNP approaches tot op de LPV minima gevlogen mogen worden.
Deze RNP approaches zijn moderne instrument naderingen op basis van satellietnavigatie. Dit systeem maakt niet alleen gebruik van het Amerikaanse GPS (Global Positioning Systeem), maar ook van de andere systemen waaronder het Europese Galileo dat met behulp van EGNOS, haar eigen SBAS (Satelite Based Augmentation System, een systeem wat de betrouwbaarheid van de positie bewaakt) veel nauwkeuriger is dan het Amerikaanse GPS systeem.
Mijn systeem werd door alle Garmin componenten iets complexer dan de basis tekening van Vans Aircraft. Daarom heb ik ervoor gekozen om drie tekeningen te maken in AutoCAD. De eerste is de tekening van de basis stroomvoorzieningen, de tweede van alle dataverbindingen waarmee de Garmin systemen communiceren en de derde van het Auto Pilot/Flight Director systeem. Deze tekeningen zijn gemaakt op A0 formaat. Ik heb ze uitgeprint op A4-tjes en met doorzichtig plakband aan elkaar gezet tot een leesbaar geheel. Het bleek erg handig om de vleugels in de huiskamer te gebruiken als bevestigingspaneel.
Voordat ik de kabelbomen ging maken heb ik met touwtjes in de romp alle connector posities met elkaar verbonden en de uiteinden voorzien van goedkoop afplaktape met daarop een handgeschreven labeltje. Daarna deze streng touwtjes uit de romp gehaald en in de huiskamer op de vloer uitgelegd. Met wederom afplaktape zijn deze vastgezet op de plavuizen vloer.
Met behulp van de tekeningen kon ik makkelijk alle stroomdraden langs deze touwtjes trekken en labelen met stukjes schilderstape. Daarna heb ik de gevormde kabelboom netjes gebundeld met lacing wire. Lacing wire is een soort dun lint voorzien van een laagje was. Met een ouderwetse mastworp, geborgd door een extra platte knoop wordt lacing wire in de gecertificeerde luchtvaart gebruikt om kabelbomen te bundelen. Het is een stuk veiliger dan het gebruik te maken tie-wraps, omdat ze zich niet in de isolatie laag van de bedrading kunnen vreten als gevolg van de trillingen. In de kabelbomen van veel vliegtuigen waar wel gebruik is gemaakt van tie-wraps zie je vaak dat deze na verloop van tijd duidelijk hun sporen achterlaten in de bedrading.
De uiteinden moeten gelabeld worden. Ik heb daarvoor doorzichtige krimpkousjes met geprinte labels gebruikt. Nadat de kabelboom in de werkstukken liggen kunnen de connectoren erop gemonteerd worden. De contacten worden met behulp van een DMC crimp tool vast gekrompen aan de stroomdraden en in de connectoren geschoven waarna ze vastklikken.
Veel onderdelen van het Garmin systeem moeten onderling verbonden worden met afgeschermde data kabels. Hiervoor was het handig dat ik deze cockpit module nog niet vastgeklonken had in de romp. Op de bouwtafel kon ik alle verbindingen in kabelbomen opbouwen en monteren in de Garmin connectoren. Omdat trillingen gesoldeerde stroomdraden kunnen laten breken wordt in de vliegtuigbouw gebruik gemaakt van "crimp connections". Hoogwaardige pinnen met een Milspec certificaat worden met speciaal gereedschap vast gekrompen op de draadeinden. Dit zorgt voor een duurzame en betrouwbare verbinding. Ook alle kabelbomen die grote onderdelen met elkaar verbinden heb ik voorzien van dit soort connectoren.
De volgende uitdaging bestond uit de bedrading van mijn stick. Op basis van mijn ervaring met mijn Europa wist ik wat mijn wensen waren. Zo vond ik het belangrijk om alle belangrijke schakelaars die je nodig hebt tijdens de approach op mijn stick te hebben. Dus naast de PTT switch voor de radio wilde ik ook graag de pitch en roll trim, de flaps, de autopilot disconnect, de TOGA button (Takeoff and Go Around) op de stick hebben. Omdat ik tijdens het formatievliegen met de Edambusters, het altijd erg onhandig vond om op het commando "Landing lights ON" en "Landing Lights OFF" de schakelaar op het panel de bedienen, wilde ik deze switch ook zeker op de stick hebben. In de VS vond ik een mooi exemplaar van Infinity met voldoende mogelijkheden om mijn wensenlijst waar te maken. Deze is gebaseerd op de sticks die in complexe militaire vliegtuigen worden gebruikt. Ik heb er twee besteld. Eén voor de linker stick en één in spiegelbeeld voor de rechter stick omdat je vanuit rechts met je rechterhand vliegt. De rechter stick heb ik voorzien van een systeem waarmee in deze met één schakelaar kan uitzetten zodat een passagier naast mij niet per ongeluk schakelaars kan overhalen zonder dat ik dat als vlieger door heb.
Het leuke van de amateur vliegtuigbouw is dat ook experimentele systemen deel uit mogen maken van het project. De verlichting is een systeem waar je echt enorm veel geld aan kunt besteden als het gecertificeerd moet zijn. In een Experimental hoeft dat gelukkig niet. Ik heb ervoor gekozen om mijn verlichting zelf te bouwen. Hierdoor is het mogelijk om hetzelfde resultaat, of mooier te krijgen. In Nieuw Zeeland woont een amateur vliegtuigbouwer met een elektrotechnisch bedrijf. Hij heeft voor alle versies RV's een prachtige LED verlichting ontworpen met dezelfde, of zelfs betere eigenschappen dan de gecertificeerde tegenhanger. Deze kun je bij hem als bouwdoosje bestellen en zelf in elkaar zetten.
Later kan je deze componenten inbouwen in je vliegtuig en integreren in je eigen elektrische systeem. Ook voor sommige andere componenten heb ik zelf de schakelingen bedacht, gebouwd en getest. Zo krijg je uiteindelijk een eigen vliegtuig wat helemaal aan je eigen wensen voldoet en uniek is. Er bestaat geen tweede van.
Avionica vraagt om sensoren. Een belangrijk onderdeel daarvan zijn de antennes. Op zich niet zo ingewikkeld. Wat echter wel ingewikkeld bleek te zijn is uitzoeken waar deze geplaatst moeten worden. Alle antennes hebben zo hun eigen beperkingen en eisen. Er moeten onderlinge afstanden gerespecteerd worden om interferentie met elkaar te voorkomen. De plaatsing ten opzichte van het kielvlak en vleugel is ook belangrijk. Er moeten verstevigingonderdelen gemaakt en ingebouwd worden (zogenaamde doublers) om te voorkomen dat ze tijdens het vliegen de constructie van het vliegtuig beschadigen. Ook hierbij was AutoCAD weer een enorm handig hulpmiddel. De tekeningen van de fabrikanten kon ik rechtstreeks of met een beetje improvisatie importeren. Daarna was het relatief eenvoudig om een mooie tekening uit te printen van mijn eigen customised onderdelen.
Deze bouwfase, het ontwerpen en inbouwen van alle elektrische componenten vond ik echt één van de leukste van de hele bouw. Hiermee onderscheidt je eigen vliegtuig zich straks van alle andere. Het geeft vooral veel voldoening als je dan eindelijk de Master Switch voor de eerste keer overhaalt en alle schermen tot leven komen. Vooraf had ik uiteraard alle connectoren met behulp van een universeel meter minstens één, maar meestal zelfs meerdere malen gecontroleerd om een ravage als gevolg van een fout tijdens de montage te voorkomen. Ik wilde niet geconfronteerd worden met de laatste wet van Ohm, welke luidt: "Daar waar de meeste rook ontsnapt, is de stroom het grootst".
Nadat het systeem tot mijn eigen verbazing zonder problemen meteen succesvol tot leven waren gekomen konden alle systemen geconfigureerd worden. Dat is wederom een interessante uitdaging waardoor je het systeem steeds beter leert kennen. Er waren echter toch een paar uitdagingen die ik alleen kon oplossen door mijn architectuur aan te passen. De Garmin G3Xpert heeft mij daarbij enorm geholpen. Ze reageren snel op vragen van hun klanten en komen meteen met de oplossingen. Tijdens dit proces heb ik mijn AutoCAD schema's meteen aangepast, zodat alles ook goed gedocumenteerd is.
Nadat alles was geïnstalleerd en geconfigureerd was het tijd om het instrumentenpaneel te demonteren, spuiten en te voorzien van tekst. Ook deze zogenaamde placards heb ik zelf ontworpen en getekend in AutoCAD. Ik ving signalen op dat ik volgens de Commissie TZ bezig was met het bouwen van een Boeing 737 in mijn garage. Dat heeft mij meteen op het idee gebracht om het letterfont van Boeing te gaan gebruiken voor de placards. Dit font was met Google makkelijk te vinden op internet. KNVvL-gemotoriseerd voorzitter Michaël Tefsen heeft een apparaat waarmee hij met behulp van een laser de plaatjes kan maken op hetzelfde materiaal als standaard naamplaatjes.
Daarna was het een kwestie van monteren, installeren en even te genieten van het resultaat.
Tijdens de ontwikkeling en bouw van mijn elektrische systeem ontstonden nieuwe ideeën en wensen. Zo was ik vergeten om een CO waarschuwingssysteem in te bouwen. Gelukkig bleek het heel eenvoudig te zijn om dat achteraf nog te integreren op een vrije RS-232 poort van mijn Garmin G3X Touch systeem. Ook een rook systeem van https://www.smoke-system-helper.com mag natuurlijk niet ontbreken. Als je besluit om je eigen vliegtuig te bouwen, dan kun je het beter maar meteen goed doen, toch? Dit rooksysteem werkt op basis van een speciaal hiervoor ontwikkelde olie die wordt ingespoten in het spruitstuk, net nadat de verbrandingsgassen in de uitlaat komen. Smoke System Helper heeft speciaal voor de RV-7 een systeem ontwikkeld dat precies achter één van de twee rugleuningen past en op deze manier geen of nauwelijks ruimte in neemt. Het is bovendien met 6 schroeven makkelijk te monteren en demonteren, indien gewenst tijdens lange overlandvluchten.
Alleen de bedrading en olieleiding blijven na demontage in het vliegtuig zitten. Omdat ook dit systeem vanaf de stick bedient moet kunnen worden, heb ik ervoor gekozen om het elektrisch te koppelen aan mijn landing light switch op de stick. Met behulp van een SMOKE master switch op het panel kan ik het systeem armen en dis-armen. Als het gearmd is kan ik het straks makkelijk bedienen vanaf de stick. Nadeel is dat het dan meegaat met de landing lights, maar ergens moest ik toch concessies doen. Er zitten gewoon niet meer schakelaars op de stick....
Het elektrische systeem koste mij iets meer tijd dan ik had verwacht. Tegelijkertijd was het een enorm leerzame fase waar ik enorm veel plezier aan heb beleefd. Dat veel zelfbouwers dit uitbesteden aan derden omdat ze het te ingewikkeld vinden begrijp ik, zelf zou ik het de volgende keer toch zeker weer "zelf" willen doen.
In de volgende editie neem ik u mee naar de installatie van de motor en de bouw van de zogenaamde firewall forward. Dat omvat zo'n beetje alles wat zich voor het brandschot bevindt.