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Der Antrieb von Modellkunstflugzeugen

Kunstflug

Version 1, 26.11.2008

...oder: Wie bekomme ich mit einem Elektromodell meine Flugstunden zusammen?

Die Verbrennerfraktion kann problemlos Flugstundenlang am Stück trainieren (tanken, fliegen, tanken, fliegen, tanken, fliegen, Empfängerakku wechseln, tanken, fliegen, tanken, fliegen, tanken, fliegen, Empfängerakku wechseln, tanken, fliegen ... ). Bei den Elektrofliegern ist die Sache komplizierter, wenn man nicht gerade Millionär ist sind Akkuzahl und Lademöglichkeiten und damit die Flugzeiten begrenzt.

Im Folgenden möchte ich einige Methoden vorstellen, um auch mit begrenztem elektrischen Energievorrat effektiv Modellkunstflug trainieren zu können.


Inhalt

1 Minimale Trainingszeit am stück
2 Akkukonzepte
3 Preis pro Amperestunde
4 Energiesparen


1 Minimale Trainingszeit am Stück

Das ist die Zeit, die ich mindestens am Stück fliegen muss, um einen merklichen Trainingsfortschritt zu erziehlen. Die Ersten paar Minuten gehen bei mir fürs "Angewöhnen" drauf (gerade wenn ich längere Zeit nicht geflogen bin, aber bereits eine Ladepause von 40 Minuten (!) reicht aus um dieser Angewöhnen wieder nötig zu machen), weitere Minuten für das finden eines geeingeten Trainingsrhytmus und für die ersten Steuerfehler . So grob nach 5 Minuten kann ich dann effektiv mit dem Training beginnen, 10 minuten sind bei mir momentan die minimale Trainingszeit am Stück, bei intensivem Training lässt nach 15 minuten die Konzentraton nach und eine Pause ist angesagt.

[-] Ideal ist wenn ich die 10-15 minuten am Stück durchfliegen kann, kurze Landepausen (max. 2 minuten, z.b. für den Akkuwechsel) gehen auch, alle längeren Pausen zerhauen mir den Trainingsrhytmus.
[-] Die minimale Traiingszeit ist sehr individuell, es soll auch Helden geben wo die bei einer Minute liegt, ich brauch da halt etwas länger .
[-] Bei meiner AJ-Extra hatte ich anderthalb Jahre lang nur einen Akku (5min. Flugzeit im 3D, 8min. im Normalflug). Trotz der (zusammengerechnet) einigen Flugstunden, die ich mit der AJ-Extra bisher absolviert habe, waren meine Trainingsfortschritte minim, da der Akku jeweils leer wahr nachdem ich mich gerade richtig warmgeflogen hatte. Und nach der Ladepause geht bei mir die Sache mit dem Einfliegen (wie oben schon erwähnt) leider wieder von vorne los . Mittlerweile habe ich einen zweiten Akku und das Problem ist gelöst.

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2 Effektive Flugzeit

Mit heutigen Elektrokunstflugmodellen sind Flugzeiten zwischen 5 und 20 Minuten realisierbar.
[-] Modelle mit kürzerer Flugzeit schleppen entsprechend weniger Akkumasse mit und können daher leichter und/oder stabiler/steifer gebaut werden, was den Flugleistungen und den Flugeigenschaften zugute kommt.
[-] Bei Modellen mit längerer Flugzeit fallen die "Verluste" durch Warmfliegen und Start/Landung weniger ins Gewicht, der Pilot hat also unterm Strich mehr von seiner Flugzeit.
Flugleistung und Trainingszeit arbeiten also gegeneinander, hier gilt es, einen Kompromiss zu finden. Sofern man verschiedene Akkugrössen einbauen kann macht es z.B. Sinn, für längere Koordinationstrainings grössere Akkus und für Training und Aufführung von bestimmten Programmen etwas kleinere Akkus einzusetzen.

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3 Akkukonzepte

Laden auf dem Flugplatz
Heutige Lipos kann man z.t. bereits mit 2C laden. Angesichts der Tatsache dass man Lipos ja nie ganz leerfliegt kann man von etwa 40 Minuten Ladezeit ausgehen. Bei einer Flugzeit von 8 Minuten und einer Wartezeit von Max. 2 Minuten braucht man für den Dauerbetrieb 3 Ladegeräte und 4 Akkus. Die effektive Pause zwischen zwei Flügen wird dann 3-4 minuten dauern, schliesslich muss man die Akkus ja noch wechseln, anstöpseln etc.
Durch das Laden auf dem Flugplatz ist es auch dem Elektropiloten möglich, beliebig lange am Stück zu trainieren. Demgegenüber stehen die Kosten für die Ladegeräte sowie die Abhängigkeit von einem Stromanschluss. Auch die Dimensionen, die so etwas annehmen kann, sollte nicht ausser acht lassen:
[-] Bei der AJ-extra hat man 3s/2500mAh-Akkus, Ladestrom folglich 5 Ampere, bei 80%Ladegerätwirkungsgrad muss das Netzteil pro Ladegerät 6.25 Ampere bereitstellen, bei Ladespannung 12.3V also 77 Watt. Bei drei Ladegeräten wären das 231 Watt. Für ein 12V-Netzteil schon ganz ordentlich :D.
[-] Bei einem 2m -Modell mit seinen 10s/5000mAh-Akkus muss das Netzteil bereits 10*10*4.1*5/4*3=1537.5 Watt leisten. Und falls zufällig 3 Leute die gleiche Idee haben muss man sich langsam Gedanken über die Dimensionierung des Flugplatz-Stromanschlusses machen...

Laden im Voraus
Der Pilot lädt die Akkus zu hause und fliegt sie auf dem Flugplatz leer. Der Pilot hat hier den Kopf etwas freier (da er die ganze Umstöpselei nicht managen muss, kann seine Pausen flexibler planen und benötigt keinen Stromanschluss auf dem Flugfeld. Im Gegenzug muss er die ganzen akkus im Voraus laden und zum Flugplatz schleppen. Bei dieser Methode ergeben sich noch drei weitere Probleme:
[-] Will man eine Stunde reine Flugzeit wirds selbst bei kleinen Modellen ordentlich teuer.
[-] Lipos halten auch bei Nichtgebrauch nicht ewig, je nach Fabrikat ist da nach ein paar Jahren essig. Wenn man nicht mehrmals pro Woche trainieren kann dann kann es einem passieren dass einem die Lipos vergammeln bevor sie ihre max. Anzahl Ladezyklen erreichen.
[-] Fehlkäufe (auch bei den Lipos gibts leider schwarze Schafe) werden noch viel bitterer wenn man dann gleich 8 oder 10 von diesen "Nieten"-Lipos gekauft hat.

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4 Energiesparen

Durch geschicktes Haushalten mit der vorhandenen Energie kann man ebenfalls ne menge Flugzeit rausholen.

Modell möglichst klein bauen
Oder besser gesagt gerade so gross dass es die gewünschten Eigenschaften (sichtbarkeit, Flugeigenschaften, Windbeständigkeit) gerade erfüllt. Ein kleines modell ist, sollen die Flugeigenschaften einigermassen vergleichbar bleiben, deutlich leichter als ein Grosses und hat weniger Luftwiderstand, sprich: Der Antrieb hat deutlich weniger zu schleppen. Ein 1m/700g-Modell fliegt mit der gleichen Energiemenge über 15 mal länger als ein 2m/5kg-Modell!

Modell möglichst leicht bauen
Hat man sich mal für eine bestimmte Grösse entschieden, dann sollte man das Modell eher etwas leichter als Idealgewicht bauen. So hat man einerseits Reserven für eventuelle Reparaturen, andererseits hat wiederum der Antrieb weniger zu arbeiten.

Antriebsstrang mit hohem Wirkungsgrad wählen
Es ist nicht sonderlich schlau, auf der einen Seite mehrere 1000 CHF in Akkus zu investieren und andererseits beim Antrieb für nen gespahrten Hunderter 10% Wirkungsgradverlust in Kauf zu nehmen. Ein Wirkungsgradsprung von 60 auf 70 Prozent ist ein Sprung um den Faktor 1.17, also 17% mehr Flugzeit pro Akkuladung!

Modell aerodynamisch sinnvoll gestalten
Der beste Antrieb nützt nichts, wenn er gegen eine Wand von Rumpf bläst. Drei- oder gar Vierblattpropeller haben daher bei Modellen unter 2m nichts verloren (abgesehen vom schlechteren Wirkugsgrad sind sie relativ zum Rumpfquerschnitt schlicht zu klein). Fette Rümpfe, weit aussenliegende Anlekungen und streben in Rumpfnähe sind ebenfalss nicht wirklich dienlich. Beim Rumpfvolumen gilt es einen Kompromiss zwischen Optik (=Fett), Flugverhalten (je nach dem fett oder schlank) und Leistung (schlank) zu finden.

Flugstil anpassen
Ich versuche meine Übungen so zu gestalten dass möglichst wenig "Leerwege" dazwischen auftreten. Desweiteren fliege ich eher langsam und eng, auch das spart Energie. Wenn ein Programm grosse figuren verlangt dann trainiere ich diese anfangs ebenfalls etwas kleiner und blase sie dann, sobald sie im kleinen funktoinieren, auf die gedachte Grösse auf.

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[Copyright] Fabian Günther
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