Einfliegen eines Flugmodells

 

Für das exakte Einfliegen eines Modells sollte man sich ausreichend Zeit nehmen. Die Einstellung der Ruderausschläge (Dual-Rate, Exponential) ist besonders wichtig.

1. Alle Ruder auf "null" fliegen

Fliegen Sie nicht mit angestellten Rudern, trimmen Sie die Ruder so lange, bis das Modell auf "null" fliegt.

Müssen Sie zum Beispiel die Querruderklappen merklich anstellen oder ändert sich die Fluglage um die Querachse bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten, so kontrollieren Sie, ob nicht die Tragfläche einen Verzug aufweist oder vielleicht die beiden Höhenruderblätter unterschiedlich zueinander stehen. Ein Modell, bei welchem die Querruder merklioh angestellt sein müssen, um exakt geradeaus zu fliegen, ist für den Kunstflug nicht geeignet! Eine Steckfläche ist hier gegenüber einer einteiligen Tragfläche von Vorteil, denn die einzelnen Flächenhälften können so lange verdreht werden, bis die Querruderklappen auf null stehen. Dass die Ruder auf null stehen, ist für die folgenden Tips Voraussetzung!

2. Richtiger Seitenzug

Einer der am weitesten verbreiteten Irrglauben ist der, dass der Seitenzug, der unbedingt notwendig ist, damit unser Modell auch wirklich gerade fliegt, das Motordrehmoment ausgleichen muss!? Das stimmt nicht, daher seien an dieser Stelle einmal die physikalischen Zusammenhänge erklärt.

Im Bild sind die Strömungsverhältnisse um ein Flugzeug mit Propellerantrieb zeichnerisch dargestellt. Wir erkennen, dass der Propellerstrahl aufgrund der Geschwindigkeitszunahme der Luft seinen Durchmesser stromabwärts verringert. Durch die Beschleunigung der Luftmasse wird der gewünschte Schub erzeugt. Da dies aber mit Hilfe eines Propellers (und nicht mit zwei gegenläufigen) bewerkstelligt wird, ergibt sich zwangsläufig auch eine Umfangsgeschwindigkeit im Strahl nach dem Propeller. Dieser Drall steht in direktem Zusammenhang mit dem Drehmoment des Motors. Das Motordrehmoment versucht das Flugzeug um die Längsachse zu drehen, also entgegen der Drehrichtung des Dralls.

Verfolgen wir nun den Verlauf des drallbehafteten Propellerstrahls. Er wickelt sich korkenzieherartig um den Rumpf und trifft auf den Tragflügel, der wie ein Gleichrichter auf die Strömung wirkt. So entsteht an einer Tragflügelhälfte ein grösserer, an der anderen ein kleinerer Anstellwinkel als in der freien Anströmung. Dadurch wird der Drall verringert und ein aerodynamisches Rollmoment erzeugt, welches dem Motordrehmoment entgegenwirkt.

Der geschwächte Drall kommt schliesslich am Leitwerk an. Hier passiert zunächst das gleiche wie am Flügel: Es werden an den im Strahl liegenden Leitwerksflächen Zusatzanstellwinkel erzeugt. Während das am Höhenleitwerk links und rechts entstehende Kräftepaar wie beim Flügel ein Rollmoment erzeugt und den Drall schwächt, ergibt sich für das Seitenleitwerk eine andere Situation.

Da das SLW im allgemeinen nur oberhalb des Rumpfes angeordnet ist, wird der im Strahl liegende Teil von der Seite angeströmt, ohne dass eine Gegenkraft durch ein entgegengelegenes Teil vorhanden wäre.

Die (durch die drallbedingte Schräganströmung) erzeugte Kraft arn Seitenleitwerk bewirkt nun ein Giermoment um die Hochachse, da sie an einem langen Hebelarm (Leitwerksträger) sitzt. Bei einem normal, also in Flugrichtung gesehen rechts herum, laufenden Motor sind die Verhältnisse so, dass das SLW von links angeströmt wird, worauf es eine Seitenkraft nach rechts produziert und gleichzeitig ein Giermoment nach links. Genauso würde ein Seitenruderausschlag nach links wirken

Wenn dieses Giermoment nicht ausgeglichen wird, macht es sich immer dann unangenehm bemerkbar, sobald die Fluggeschwindigkeit niedrig ist und der Motor mit Vollgas läuft. Solche Flugphasen sind z. B. der Start und der senkrechte Steigflug, wo das Modell sich um die Hochachse nach links drehen (gieren) will, so dass sich ein Schiebewinkel einstellt. Hier muss dann durch Seitenruder nach rechts gegengehalten werden, damit das Teil geradeaus weiterfliegt.

Im schnellen Horizontalflug sind die Auswirkungen nicht so gravierend. Es stellt sich lediglich ein kleiner Schiebewinkel ein, der bei Kunstflugmodellen meist gar nicht sichtbar ist.

Durch das Schrägstellen des Propellers wird auch der Schubvektor gedreht, genaugenommen nicht um exakt den gleichen Winkel, das vergessen wir aber mal. Der Schub bekommt daher einen Hebelarm um den Schwerpunkt, so dass ein Giermoment entsteht. Durch die richtige Wahl des Seitenzugwinkels kann man es schaffen, das gezeigte drallbedingte Giermoment gerade zu kompensieren, so dass der Rumpf wieder in Flugrichtung zeigt.

Der Clou dabei ist, dass diese Kompensation dann praktisch für jede Gasstellung stimmt: Beim Drosseln verringern sich Drall und Motorgiermoment gleichermassen. Daher erübrigt sich jeder Seitenrudereinsatz, das gilt natürlich auch für den Rückenflug.

Bei falschem Seitenzugwinkel gibt es Schwierigkeiten in der Hochachse durch Gieren. Der Motorseitenzugwinkel versucht also nicht das Motordrehmoment zu kompensieren, wie viele meinen. Dazu müsste der Seitenzug ein Moment um die Längsachse erzeugen, also ein Rollmoment und kein Giermoment! Es stellt sich daher die Frage, wodurch die Verhältnisse in der Rollachse in Ordnung gebracht werden. Zum einen wird, wie oben beschrieben, von den im Strahl liegenden Flächen bereits ein Teil des Dralls aus dem Strahl herausgenommen, wodurch entsprechende Gegendrehmomente um die Rollachse entstehen. Der Rest wird einfach durch entsprechende Querruderausschläge weggedrückt, die im Schnellflug allerdings ausserordentlich klein sind.

Im Langsamflug mit viel Gas – z. B. vertikales Steigen – dagegen fängt jedes Modell mit normal herum laufendem Motor an, nach links wegzurollen. Ein Ausgleich der Rollmomente für alle Geschwindigkeiten ist also nicht vorhanden; allerdings ist er auch unnötig, solange sich das Modell mit genügend Fahrt durch die Luft bewegt. Genaugenommen ist auch die Seitenkraftbilanz nicht ausgeglichen, da Seitenleitwerk und Motor eine Seitenkraft nach rechts erzeugen. Dieser Einfluss ist jedoch sehr klein.

Ganz gut wäre es gewesen, an dieser Stelle eine Formel angeben zu können, mit der sich jeder Modellflieger den benötigten Seitenzug für sein Modell ausrechnen kann. Das Problem ist nur, dass eine Formel dafür nicht existiert. Schon bei einer nur überschlagsmässigen Beschreibung des Systems sind so viele Grössen vonnöten (z. B. Steigungsverlauf des Propellers, Geometrie des Seitenleitwerks und aller anderer im Strahl liegenden Flächen) sowie Annahmen über das Strahlverhalten nach dem Propeller, dass dies ein sinnloses Unterfangen wäre.

Bei den meisten Motormodellen liegt der erforderliche Seitenzugwinkel zwischen 1,5’ und 2,5’ nach rechts, so dass man bei einem neuen Modell etwa 2’ vorsehen kann, sofern nichts anderes bekannt ist. Selbstverständlich sollte der Motor auf dem Spant entsprechend nach links versetzt werden, damit der Propeller wieder in der Rumpfachse liegt.

Zur fliegerischen Überprüfung der Richtigkeit unseres Motorseitenzuges bleibt uns nichts anderes übrig, als wieder senkrechte Steigphasen zu fliegen, und zwar viele. Es ist absolut notwendig, dass wir fliegerisch in der Lage sind, das Modell auch wirklich in eine senkrechte Aufwärtsflugbahn zu bringen. Wir lassen das Modell steigen. Insbesondere am Ende der Steigphase, also dann, wenn die Fluggeschwindikgeit extrem niedrig ist, können wir prima beobachten, ob unser eingebauter Seitenzug stimmt. Das Modell wird, wenn alles exakt stimmt, senkrecht steigen, bis es umfällt. Sollte es am Ende der senkrechten Steigphase noch nach links oder rechts leicht wegdrehen wollen, ist das zunächst weniger von Bedeutung. Stellen wir jedoch fest, dass bei noch relativ hoher Geschwindigkeit bereits ein Abweichen aus der vertikalen Flugbahn stattfindet, müssen wir unseren Seitenzug verstellen. Weicht das Modell nach rechts aus der Flugbahn aus, haben wir zuviel, weicht es nach links aus, zuwenig Seitenzug.

Wichtig jedoch ist, dass wir zuvor das Modell um die Längsachse exakt auswiegen, d. h., dass es bereits auf der Werkbank die Waage hält. Hierzu ist es im Bereich des Leitwerks bei eingefahrenem Fahrwerk zu unterstützen und am Spinner festzuhalten. Es muss jetzt die Waage halten. Tut es das nicht, müssen wir durch Einbringen von Bleigewichten in die leichtere Tragfläche dafür sorgen, dass dieser Missstand behoben wird. Grundsätzlich gilt: Alle Trimm-Arbeiten, die in der Werkstatt vor dem Erstflug auszuführen sind, müssen unbedingt gemacht werden, sonst tut man sich hinterher auf dem Flugfeld nur unnötig schwer.

3. Richtiger Motorsturz

Warum ein Modell Motorsturz braucht, ist nicht so ohne weiteres eindeutig zu erklären. Wichtig zu wissen ist jedoch, wie sich ein Modell mit falschem Motorsturz verhält und durch welche Flugmanöver man erkennt, was in welche Richtung zu ändern ist.

Zunächst einmal ist festzustellen, dass ausser einem Doppeldecker grundsätzlich jedes Model Motorsturz braucht, Dieser Motorsturz, die Neigung des Motors nach unten also, ist unbedingt notwendig, um unser Modell dazu zu bekommen, dass es auch wirklich geradeaus fliegt.

Die Überprüfung der Richtigkeit unseres eingebauten Motorsturzes nehmen wir am besten an einem windstillen oder zumindest an einem solchen Tag, an dem recht wenig Wind herrscht, vor. Auch hier gibt es wieder mehrere Möglichkeiten: Zunächst einmal fliegen wir waagerecht geradeaus gegen den Wind an, nehmen sehlagartig das Gas heraus und betätigen sonst kein Ruder! Das Modell muss jetzt eine gewisse Strecke waagerecht geradeaus weiterfliegen, bevor es anfängt zu sinken. Stimmt das, können wir die Einstellung des Motorsturzes getrost abhaken. Steigt das Modell unmittelbar nach der Gasherausnahme oder sinkt es stark, haben wir zuviel oder zuwenig Motorsturz.

Die Erklärung ist einfach: Bei zuviel Motorsturz müssen wir, um einen waagerechten Geradeausflug zu erreichen, unser Höhenruder etwas auf hoch trimmen. Nehmen wir jetzt das Gas heraus, fehlt ja die Zugkomponente des Motors, unser Höhenruder wirkt stärker, das Modell wird steigen. Im umgekehrten Fall, also bei einem deutlich sichtbaren Sinken nach Gasherausnahme, haben wir zuwenig Motorsturz.

Eine weitere Überprüfmöglichkeit des richtigen Motorsturzes ist die, dass wir das Modelt aus dem waagerechten Geradeausflug senkrecht hochziehen. Es muss jetzt auch senkrecht steigen. Tut es dies nicht, fällt es also beispielsweise auf den Rücken, so benötigen wir mehr Motorsturz, im umgekehrten Fall weniger. Der Motorsturz bei den heute üblichen Kunstflugmodellen liegt bei 1’ bis 2,5’.

4. Richtiger Schwerpunkt

Die Längsstabilität wirkt sich besonders auf die Flugeigenschaften des Modells aus, Bei einem Kunstflugmodell sollte daher der Schwerpunktlage besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden.

Der Schwerpunkt sollte zunächst wie im Plan angegeben eingehalten werden. Dazu wird das Modell flugfertig zusammengebaut. Am Rumpf oder an der Unterseite der Tragfläche wird der Schwerpunkt entsprechend dem Plan (der Tank bleibt leer) angezeichnet. An dieser Stelle muss das Modell ausbalanciert werden und dabei leicht nach vorne geneigt hängen. Eine Korrektur kann durch entsprechendes Verschieben der Fernsteuerung, insbesondere des Empfängerakkus, oder durch Trimmblei erfolgen. Ist der Schwerpunkt im Plan nicht angegeben, so sollte er (Faustformel) am Anfang des ersten Drittels der Profiltiefe liegen.

Bei zu weit vorn liegendem Schwerpunkt (kopflastiges Modell) ist folgendes zu beobachten:

Bei zu weit hinten liegendem Schwerpunkt passiert folgendes:

Um die beschriebenen Effekte zu vermeiden, sollte man sich bemühen, eine günstige mittlere Schwerpunktlage zu wählen. Auf jeden Fall ist es ratsam, den Tank im Schwerpunkt des Modells einzubauen, da so ein Umtrimmen im Flug auch bei leer werdendem Tank vermieden wird.

5. Richtige Ruderausschläge

Stellen Sie insbesondere die Querruderausschläge so ein, dass das Modell eine ausreichende Rollgeschwindigkeit erzielt. Achten Sie auch auf die richtige Querruderdifferenzierung. Empfehlenswert ist es, den Querruderausschlag so einzustellen, dass Sie immer den Steuerknüppel bis zum Anschlag des Knüppelaggregates betätigen müssen, so erhalten Sie in allen Figuren (links – rechts) die exakt gIeiche Rollgeschwindigkeit. Wollen Sie einen relativ harten Querruderausschlag fliegen, um eine hohe Rollgeschwindigkeit zu erzielen, so wird das Modell bei geringfügigen Korrekturen um die Nullage sehr empfindlich. Dieses kann durch die Einstellung eines höheren Exponentialanteils kompensiert werden.

Versuchen Sie, einen möglichst grossen Seitenruderausschlag zu erhalten. Dieser ist zwar nicht für den Messerflug, wohl aber für den Turn und die Lawine von Vorteil.

Stellen sie alle Ruderausschläge so ein, dass ein Umschalten im Flug auf grössere Ausschläge für gerissene Rollen oder Trudeln nicht notwendig ist.

6. Richtige V-Form

Auf die richtige V-Form sollte schon – wie bereits oben gesagt – beim Bau geachtet werden. Die richtige V-Form ist für das Messerflug- und das Turn-Verhalten des Modells bedeutsam. Will das Modell in der Messerfluglage wieder in die Normalfluglage von alleine zurückdrehen, so hat die Tragfläche zuviel V-Form. Will es hingegen weiterdrehen, so hat die Tragfäche zuwenig V-Form. Falls ein Modell derartige Unarten aufweisen sollte, so empfiehlt es sich, die Tragfläche in der Mitte anzusägen und die V-Form entsprechend zu ändern. Das ist allerdings bei einer Steckfläche sowie bei Tragflächen, die unten für die Verwendung eines Resorohres halb ausgehöhlt werden müssen, nur sehr schlecht möglich. Bei der Steckfläche ist ein Herausarbeiten der im Styropor eingeharzten GfK-Führungsrohre kaum möglich, und ein Durchsägen einer einteiligen Tragfläche, welche unten halb ausgeschliffen ist, führt zum Festigkeitsverlust. Es muss dann ein Sperrholz als Knickverstärker eingesetzt werden.

Grundsätzlich lässt sich für die Ermittlung der richtigen V-Form folgendes sagen: Je mehr wir uns einer Mitteldeckerkonstruktion nähern, um so weniger V-Form wird benötigt. Bei einer "Fast-Mitteldeckerkonstruktion" empfiehlt es sich, die V-Form so zu wählen, dass die Flächenoberseiten gerade sind. Bei einer reinen Tiefdeckerkonstruktion braucht man mehr V-Stellung. Dumm ist nur, dass man diese nicht errechnen kann. Bei einer Neukonstruktion muss daher auf Erfahrungswerte zurückgegriffen werden.

7. Drehsteifigkeit des Rumpfes

Insbesondere die heutigen F3A-Modelle sind im Bereich der Dämpfungsflosse sehr dünn, das führt trotz Anwendung der Sandwichbauweise dazu, dass sich die Rümpfe in diesem Bereich sehr leicht verdrehen lassen. Von der Festigkeit des Modells her ist das bedeutend, kann aber zu folgenden negativen Auswirkungen führen: Bei manchen Modellen (insbesondere bei GfK-Rümpfen) kommt es vor, dass in den beiden Messerfluglagen einmal Höhenruder und einmal Tiefenruder beigemischt werden muss, damit das Modell geradeaus fliegt. Ein Phänomen, das nicht mittels Schwerpunktveränderung gelöst werden kann. Beim Einbau des Höhenruderservos an der linken oder rechten Rumpfwand und sich verdrehendem Rumpfe kommt es infolge des Mitverdrehens des Höhenrudergestänges dazu, dass sich auch die beiden Höhenruderklappen unterschiedlich anstellen, was den oben beschriebenen unangenehmen Effekt auslöst. Das können Sie selber testen. Fixieren Sie das Modell, fassen Sie es an den Randbögen des Höhenleitwerks, und verdrehen Sie nun leicht den Rumpf nach links und rechts. Hierbei achten Sie auf die Höhenruderklappen, ob sich diese mit bewegen.

Das Problem lässt sich im voraus umgehen, indem das Höhenrudergestänge in die Rumpfmitte plaziert und im Bereich des Dämpfungsflossenansatzes ein zusätzlicher Spant eingearbeitet wird, der dafür sorgt, dass der Rumpf verdrehsteifer wird. Ähnliches kann auch durch eine nicht korrekte Höhenruderanlenkung (Nachgeben eines Höhenruderblattes in der Messerflugphase durch zu weiches Gestänge) hervorgerufen werden.

8. Runde und Quadratloopings

Richten Sie das Modell gegen den Wind, und achten Sie darauf, dass die Tragfläche waagerecht liegt. Ziehen Sie das Modell jetzt hoch zu einem runden, positiven Looping. Wenn Sie nun feststellen, dass das Modell im Looping eine Tragflächenhälfte "hängen" lässt, so prüfen Sie dasselbe bei einem negativen Looping. Ist das der Fall, so überprüfen Sie, ob die beiden Tragfächenhälften nicht eventuell unterschiedlich schwer sind. Montieren Sie solange kleine Bleigewichte an den entsprechenden Randbogen, also an die leichtere Fläche, bis das Modell die Tragfläche nicht mehr hängen lässt. Überprüfen Sie auch, ob die beiden Höhenruderklappen parallel zueinander stehen. Messen Sie auch nach, ob beide Höhenruderklappen den gleichen Ausschlag aufweisen!

Prüfen Sie nun dasselbe bei einem quadratischen Looping, der gegenüber einem normalen Looping im unteren Ecken härter geflogen wird. Lässt das Modell hier im 90’-Radius die Fläche hängen, so überprüfen Sie zunächst, ob die beiden Höhenruderblätter einen identischen Ausschlag aufweisen. Falls das der Fall sein sollte, korrigieren Sie mit Blei. Führen Sie diese Versuche immer bei positiven wie auch negativen Figuren durch. Achten Sie immer drauf, dass die Höhenruderblätter zueinander richtig stehen und nicht ein Blatt bei Belastung wegen seiner Anlenkung nachgibt, sonst erhalten wir immer "Querruderwirkung."

9. Die richtige Einstellwinkeldifferenz (EWD)

Zur Einstellung der richtigen EWD empfiehlt sich die Verwendung einer Einstellwinkelwaage, mit der auch die Tragfläche auf Verzugsfreiheit überprüft werden kann. Auch gibt es EWD-Waagen, mit welchen Seitenzug und Sturz des Motors festgestellt werden kann. Die meisten F3A-Modelle weisen eine EWD von 0 bis 0,5 auf. Eine spätere Änderung der EWD ist nur sehr schwer möglich, insbesondere dann, wenn die Höhenflosse fest eingeklebt wird. Bei einer einteiligen Fläche kann diese zur erforderlichen Korrektur entsprechend unterlegt werden. Ist das Höhenleitwerk steckbar, so kann hier ohne viel Aufwand korrigiert werden. Die Ermittlung der richtigen EWD ist allerdings auch vom Gewicht des Modells abhängig.

Erklärung: Gewicht will runter. Das ist so zu verstehen, dass mit steigendem Fluggewicht die EWD erhöht werden muss!

Beispiel:

Ein Modell vom Typ X wird zweimal gebaut, wir nehmen einmal einen Extremfall, das eine Exemplar wiegt 3,5 kg das andere 4 kg. Die EWD ist bei beiden Modellen konstruktiv gleich, da vom Plan oder Bausatz her vorgegeben.

Der 4 kg Bomber hat mit Sicherheit zuwenig EWD!

Oder, umgekehrt, wurde die Einstellwinkeldifferenz beim Prototyp mit einem Gewicht von ca. 4 kg erflogen, hat das 3,5 kg Modell zuviel davon.

10. Der Messerflug

Der Messerflug wird hauptsächlich von der richtigen V-Form, dem Schwerpunkt sowie der Lage des Höhenleitwerks zur Rumpfmittelachse beeinflusst. Welche Auswirkungen eine falsche V-Form beim Messerflug haben kann, wurde bereits unter Punkt 6 behandelt.

Die Lage des Höhenleitwerks wirkt sich dadurch aus, dass bei einem – gesehen zur Rumpfmittelachse – sehr hoch liegenden Höhenleitwerk das Modell dazu neigt, auf Tiefe wegzudrehen. Bestes Beispiel für dieses Symptom ist die Cap 20 oder 27 (Tiefdecker), bei der das Höhenruder deutlich über der Rumpfmittelachse liegt. Die Auswirkungen eines zu hoch sitzenden Höhenleitwerks kann man nicht nur in der Messerfluglage feststellen, sondern auch im Normalflug. Betätigt man in der Normalfluglage das Seitenruder, so taucht die Rumpfnase des Modells deutlich erkennbar nach unten weg. Auch mittels des Schwerpunktes können die Messerflugeigenschaften in einem gewissen Rahmen beeinflusst werden. Geht das Modell in beiden Messerfluglagen (links und rechts) auf tief weg, so kann dieser Missstand mittels einer Schwerpunktverlagerung nach vorne korrigiert werden. Geht das Modell auf Höhe weg, so kann der Schwerpunkt zurückgelegt werden (vgl. auch Punkt 4).

11. Zusammenfassung

Beachten Sie, dass die vorher angeführten einzelnen Punkte sich untereinander beeinflussen und zum Beispiel die Veränderung des Schwerpunktes zu einer Änderung der Messerflugeigenschaften oder des Abreissverhaltens des Modells in der gerissenen Rolle führen können. Wird der Schwerpunkt weiter nach hinten verlegt, so wird das Modell empfindlicher auf Höhen- und Tiefenruder. Eine Ausschlagsreduzierung mittels Dual-Rate oder ein erhöhter Expoanteil kann angebracht sein.

Die Veränderung nur einer Sache führt dazu, dass andere zu beachtende Punkte mit verändert werden müssen!

Grundsätzlich sollte folgende Reihenfolge bei der Einstellung eingehalten werden:

  1. Vermessen des Modells (zunächst ist es ratsam, das Modell entsprechend der Bauanleitung zu bauen)
  2. Korrekturen mittels Blei in einer der Tragflächen, bis das Modell in der Waage bleibt (vgl. Punkt 8)
  3. Richtige Ruderausschläge (vgl. Punkt 4 und 5)
  4. Alle Ruder auf null fliegen (vgl. Punkt 1)
  5. Richtiger Schwerpunkt (vgl. Punkt 4 und 9)
  6. Richtiger Motorsturz und Seitenzug (vgl. Punkt 2 und 3)
  7. Messerfluglage (vgl. Punkt 2, 4, 6, 7, 9 u. 10).

 

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