Einfliegen eines Modells

Inhalt

Warum fliegt ein Modell
Das Einfliegen eines Segel-Modells
Das Einfliegen eines Kunstflug-Modells

Warum fliegt ein Modell

Ein klassisches Tragflächenprofil ist auf der Unterseite gerade und oben gewölbt. Wird dieses Profil von vorn angeströmt, muß die Luft auf der Oberseite einen längeren Weg zurücklegen. Daraus resultiert eine größere Strömungsgeschwindigkeit auf der Oberseite. Aus der Strömungslehre ist bekannt, daß Gase, die sich parallel zu einer Oberfläche bewegen, einen Unterdruck erzeugen. Dieser Unterdruck steigt mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit. Da die Strömungsgeschwindigkeit auf der Oberseite der Tragfläche größer ist, entsteht eine Kraft die nach oben wirkt. Wenn diese Kraft genau so groß ist, wie die Gewichtskraft des Modells, befindet sich das Modell im Gleichgewicht.

Wenn man diese Überlegungen rückwärts verfolgt ergibt sich folgende Kausalkette: Gewicht des Modells - Auftriebskraft - Strömungsgeschwindigkeit - Fluggeschwindigkeit. Jetzt könnte man schlußfolgern, daß die Fluggeschwindigkeit konstant sein muß, da das Gewicht des Modells konstant ist. Da Modelle aber mit verschiedenen Geschwindigkeiten fliegen können, müssen weitere Effekte wirken.

Wird eine Tragfläche von vorn-unten angeströmt, entsteht auf der Unterseite ein größerer Druck und der Auftrieb wird größer. Allerdings vergrößert sich dabei auch die Fläche, die angeströmt wird. Dadurch steigt der Widerstand, den die Tragfläche in Flugrichtung erzeugt an, und das Modell wird stärker abgebremst. Ab einem bestimmten Anströmwinkel reißt die laminare (gleichmäßige) Strömung auf der Oberseite ab und es bilden sich Wirbel. Durch diese Wirbel verändern sich die Strömungsverhältnisse meist schlagartig und die Auftriebskraft wird viel geringer. Das Modell kippt in dieser Flugsituation meist über eine Seite ab und verliert dabei erheblich an Höhe. Diesen Zustand nennent man auch Strömungsabriß oder "Stall". Hervorgerufen wird dieser Zustand durch eine zu langesame Fluggeschwindigkeit oder ein voll gezogenes Höhenruder mit zu großem Ausschlag. Die Anströmung von unten erklärt auch, warum voll symmetrische Profile benutzt werden können.

Wird eine Tragfläche von vorn-oben angeströmt, verstärkt sich der Druck auf der Oberseite der Tragfläche und der Auftrieb wird geringer.

Die Tragfläche bremst jedoch das Modell auch ab. Um diese Kraft auszugleichen, muß das Modell Höhe abbauen oder durch einen Motor angetrieben werden. Diese bremsende Kraft nimmt mit dem Quadrat der Geschwindigkeit und mit der angeströmten Fläche des Körpers zu. Je größer diese Kraft ist, um so schneller baut ein Modell im Segelflug Höhe ab.

Zusammenfassung

• Der Auftrieb einer Tragfläche nimmt mit der Fluggeschwindigkeit und wenn die Fläche von unten angeströmt wird zu.
• Die Tragfläche bremst das Modell durch eine Kraft ab, die proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit und zur angeströmten Fläche ist.
• Ist der Anströmwinkel zu groß, bilden sich Wirbel und der Auftrieb bricht zusammen (Stall).

Das Einfliegen eines Segel-Modells

Ein Segelflugzeug sollte mit einer guten Gleitzahl (zurückgelegter Weg/abgebaute Höhe) oder mit einer geringen Sinkrate (abgebaute Höhe/Zeit) fleigen. Dazu muß sich das Modell mit einer optimalen Geschwindigkeit und mit dem richtigen Anströmwinkel der Tragfläche bewegen.

Wird das Modell langsamer geflogen als mit der optimalen Geschwindigkeit, so muß die Tragfläche stärker von unten angeströmt werden. Die Widerstand der Tragfläche steigt, da eine größere Fläche angeströmt wird. Außerdem kann ein weiteres Abbremsen des Modells durch Steuerbewegungen zu einem Strömungsabriß führen. Weiterhin wird es anfälliger gegen Wind, da es durch unterschiedliche Windgeschwindigkeiten (Böen) in dieser Flugsituation auch zum Strömungsabriß kommen kann.

Wird das Modell schneller geflogen als mit der optimalen Geschwindigkeit, steigt der Widerstand der Tragfläche durch die erhöhte Anströmgeschwindigkeit. Eine Erhöhung  der Geschwindigkeit um 10% erhöht den Luftwiderstand schon um 20%.

Ein ferngelenktes Modell könnte nun der Pilot mit der optimalen Geschwindigkeit steuern. Das ist aber nahezu unmöglich, da man die Geschwindigkeit vom Boden aus nur schlecht einschätzen kann. Das Ziel ist es, ein Selgel-Modell so zu konstruieren, daß es ohne Steuerbewegungen alleine diese optimale Geschwindigkeit fliegt. Dazu geht man wie folgt vor:

Der Schwerpunkt des Modells wird vor den Punkt gelegt, in dem die Auftriebskraft an der Tragfläche entsteht. Dadurch würde das Modell nach vorne abkippen und in den Sturzflug gehen. Mechanisch gesehen wird durch den Abstand dieser beiden Punkte ein Drehmoment erzeugt. Um das Flugzeug in das Gleichgewicht zu bringen, erzeugt man ein entgegengesetztes Drehmoment. Das geschieht durch die Einstellwinkeldifferenz (EWD) zwischen der Tragfläche und dem Höhenleitwerk. Das Höhenleitwerk "steuert" das Segel-Modell ständig nach oben. Die EWD liegt in der Regel zwischen 1° und 3°. Wird das Modell zu schnell, so "steuert" das Höhenleitwerk das Modell nach oben und es wird langsamer. Wird es zu langsam, zieht der Schwerpunkt das Modell nach vorne und es nimmt Fahrt auf.

Die EWD ist meist durch den Bauplan festgelegt und sollte normalerweise nicht verändert werden.  Das Höhenleitwerk verursacht mit zunehmender EWD Verwirblungen, die das Modell abbremsen.

Vor dem ersten Start sollten die EWD und der Schwerpunkt entsprechend dem Bauplan überprüft werden. Während der ersten Flüge ist es sicherer, das Modell etwas schneller zu fliegen, um sicherzustellen, daß es nicht zu einem Strömungsabriß kommt. Dazu sollte der Schwerpunkt am voderen Ende des im Bauplan angegebenen Bereiches liegen.

Für die im Bauplan angegebene EWD sollte der Schwerpunkt im Flug geprüft werden. Dabei trimmt man das Modell auf schnellen Gleitflug. Dann wird das Modell ca. 30° nach unten gedrückt. Dann werden alle Ruder auf neutral gestellt. Wenn der Schwerpunkt und die EWD stimmen, kehrt das Flugzeug ohne weitere Korrekturen am Höhenruder in den horizontalen Gleitflug zurück. Wenn es pumpt, sollte der Schwerpunkt weiter nach hinten verschoben werden. Gleichzeitig muß die EWD verkeinert werden. Wenn es im Sturzflug bleibt, muß der Schwerpunkt weiter nach vorne verschoben werden und die EWD vergrößert werden.

Mit diesem Test prüft man das mechanische Regelsystem, welches aus dem Schwerpunkt und der EWD besteht. Durch das Andrücken wird das Regelsystem aus dem Gleichgewicht gebracht. Bei der größeren Geschwindigkeit überwiegt die Reglung der EWD. Deshalb muß das Flugverhalten des Modells in erster Linie im Zusammenhang mit der EWD betrachtet werden. Das Pumpen entsteht durch ein zu starkes Eingreifen der EWD. Als Ausgleich für eine kleinere EWD muß der Schwerpunkt nach hinten verschoben werden.

Wenn man mit dem Einfliegen beginnt, wird man meist feststellen, daß die Modelle, wenn sie nach Herstellerangaben aufgebaut sind, zum Pumpen neigen. D.h. der Hersteller legt den Schwerpunkt etwas weiter nach vorne umd macht die EWD etwas größer. Mit diesen Werten ist das Modell stabiler und einfachen zu fliegen. Aus diesem Grund sollte man den Schwerpunkt und die EWD nur in kleinen Schritten verändern. Der Pilot sollte Erfahrung mit dem Überziehen (Stall) des Modells haben und das Modell durch Andrücken wieder in einen sicheren Flugzustand bringen können.

Besonders im Sturzflug ist darauf zu achten, daß man das Modell nicht überlastet. Hohe Geschwindigkeiten im Sturzflug können zum Schwingen der Tragflächen und deren Zerstörung führen. Weiterhin können die Kräfte beim apprupten Abfangen zum Brechen der Tragflächen führen.

Viel Erfolg beim Einfliegen.

Das Einfliegen eines Kunstflug-Modells

Das Ziel dieser Bescheibung ist es, ein kunstflugtaugliches Modell so einzustellen, daß verschiedene Kunstflugfiguren sauber geflogen werden können. Es muß ausdrücklich darauf hingewiesen werden, daß die Eigenstabilität des Flugverhaltens darunter leidet. Sollte an einem so eingeflogenen Modell beispielsweise der Motor ausfallen, muß der Pilot die Geschwindigkeit des Modells steuern, d.h. er muß die Fluglage einschätzen und die Geschwindigkeit durch Korrekturen am Höhenruder in einem Bereich halten, in dem die Strömung nicht abreißt.

Weiterhin möchte ich darauf hinweisen, daß im folgenden verschiedene Kunstflugfiguren beschrieben werden, die das Modell stark belasten können. Modelle die nicht Kunstflugtauglich sind, können dabei zerstört werden. Weiterhin muß der Modellpilot in der Lage sein, die beschriebenen Flugfiguren zu fliegen und das Modell in allen Fluglagen sicher abzufangen. Sie sollten deshalb die ersten Versuche in größere Höhe durchführen, um zu sehen, wie das Modell reagiert.

Alle Figuren sollten einige male wiederholt werden, um andere Einflüsse wie Wind oder "schiefe" Ausgangslagen auszuschließen. Wie zu jedem Einfliegen sollte ruhiges Wetter herschen.

1. Schritt: EWD auf 0°einstellen

Das Modell wird in große Höhe geflogen, der Motor wird gedrosselt, das Modell wird in den senkrechten Sturzflug gebracht und alle Ruder des Senders sind in neutraler Stellung. Schert das Modell nach "oben" aus muß die EWD verkleinert werden, schert das Modell nach unten aus, muß die EWD vergrößert werden. Achtung: Die Veränderung der EWD verändert das Flugverhalten bei Start und Landung. Gehen Sie in kleinen Schritten vor und korrigieren Sie parallel dazu den Schwerpunkt, siehe 2. Beim Abfangen des Modells treten große Kräfte auf!
Ziel: Das Modell bleibt ohne Korrekturen im senkrechten Sturzflug.

2. Schritt: Schwerpunkt einstellen

Das Modell wird in Rückenfluglage parallel zum Horizont gebracht. Muß das Modell "gedrückt" werden, so ist der Schwerpunkt weiter nach hinten zu verlagern. Schert das Modell bei neutralem Ruder nach oben aus, muß der Schwerpunkt weiter nach vorne verschoben werden.
Ziel: Das Modell fliegt ohne Korrektur des Höhenruders im Rückenflug parallel zum Horizont.

3. Schritt: Das Modell fliegt gerade aus

Die Querrudertrimmung muß in normaler Fluglage garantieren, daß das Modell geradeaus fliegt. Dann das Modell in Rückfluglage bringen. Rollt das Modell nach rechts, so ist an der rechten Trangfläche ein Gewicht anzubringen und umgekehrt.
Ziel: Das Modell fliegt in Rückenfluglage geradeaus.

4. Schritt: Seitenzug des Motors einstellen

Modell mit Vollgas in den senkrechten Steigflug bringen. Schert das Modell bei neutralen Rudern nach "rechts" aus muß der Motorsturz nach links korrigiert werden und umgekehrt.
Ziel: Das Modell fliegt im senkrechten Steigflug geradeaus.

5. Schritt: Motorsturz einstellen

Modell mit Vollgas in den senkrechten Steigflug bringen. Schert das Modell nach "unten" aus, so ist der Motorsturz nach oben zu korrigieren und umgekehrt.
Ziel: Das Modell fliegt im senkrechten Steigflug geradeaus.

6. Schritt: Querruder-Differenzierung

Mehr Querruder-Differenzierung bedeutet, daß das Ruder mehr nach oben ausschlägt als das andere nach unten. Das Modell fliegt in horizontaler Lage mit 50 bis 75 % Motorleistung. Fliegen Sie 3 Rollen nach rechts mit vollem Querruderausschlag. Verläuft die Flugachse nach rechts, muß die Differenzierung vergrößert werden und umgekerht.
Fliegen Sie 3 Rollen nach links mit vollem Querruderausschlag. Verläuft die Achse nach links muß die Querruderdifferenzierung vergrößert werden.
Ziel: Die Flugachse des Modells verläuft beim Rollen geradeaus.

7. Schritt: Höhenruder-Abstimmung

Dieser Schritt ist nur erforderlich, wenn die beiden Blätter des Höhenruders über getrennte Servos angesteuert werden. Es wird davon ausgegangen, daß die beiden Blätter des Höhenruder in der neutral Stellung parallel stehen. Um diese Einstellung durchzuführen sind  folgende zwei Figuren zu fliegen:
1. Aus dem Horizontalflug ein gezogener Looping. Rollt das Modell nach rechts, so ist der Ausschlag des linken Höhenruders nach ober zu vergrößern. Rollte es nach links, so ist der Ausschlag des rechten Höhenruders nach oben zu vergrößern.

2. Aus dem Rückenflug ein gedrückter Looping. Rollt das Modell nach rechts ist der Ausschlag des rechten Höhenruders nach unten zu vergrößern und umgekehrt.

Ziel: Das Modell fliegt nach gezogenen und gedrückten Loopings geradeaus ohne zu rollen.