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Konstruktion vom Modellkunstflugzeugen

Die Grösse

Version 1, 26.11.2008

Size matters


Die Entscheidung über die Modellgrösse ist die Erste und Wichtigste und richtet sich nach den Möglichkeiten/Erwartungen des Piloten. Bei Modellkunstflugzeugen reicht die heute übliche Grössenspanne ungefähr von 0.5 bis 3.5m Spannweite.


1 Definition

Die Grösse eines Modellkunstflugzeuges wird häufig über die Spannweite angegeben. Da alle Kunstflugzeuge ungefähr gleich Proportioniert sind (ungefähr gleich lang wie breit), ergibt die Spannweite bereits einen guten Hinweis auf die Grösse. Dass 2m Spannweite als Grössenangabe jedoch noch nicht der Weisheit letzter Schluss sind zeigt der Vergleich zwischen einer 2m-Pitts S2 und einer 2m-Funtana. Erstgenannte ist ein von der Wirkung her ein Riesenpott, Letztere wirkt daneben richtig zierlich.

Die Abflugmasse allein taugt nicht wirklich als Kriterium, ein 1.5kg-Modell kann 1m, 1.3m, 1.5m oder auch 2m, im Extremfall auch 2.5m Spannweite haben!

Als halbwegs brauchbares Kriterium bietet sich eine Kombination aus Flügelzahl (Doppeldecker oder Eindecker), Spannweite, Rumpfquerschnitt, Streckung und Masse an. Wenn ich im Folgenden also von "Grösse" rede dann bezieht sich das auf diese etwas schwammige Kombination.

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2 Eigenschaften

... die ich noch nicht im Kapitel Möglichkeiten/Erwartungen beschrieben habe.

Wendigkeit
Unter Wendigkeit versteht man im Allgemeinen das Beschleunigungsvermögen entlang oder um eine Achse. Je höher dieses ist, desto wendiger ist das Modell. Eine 3m-/15kg-Maschine und ein 80cm-/140g-Shockflyer können durchaus die gleiche Rollrate haben, der Shockflyer kann jedoch wesentlich schneller auf die max. Rollrate beschleunigen und ist folglich wendiger.

Allgemein gilt: Je kleiner das Modell, desto kleiner sind die zu beschleunigenden Massen und desto grösser ist die Wendigkeit.
[-] Eine 3m-/15kg-Kiste kann man sowas [extern] oder sowas [extern] schlicht und ergreifend nicht fliegen, das Ding ist einfach zu träge.
[-] Um die oben genannten Programme zu fliegen muss man jedoch schon sehr gut sein, die meisten Piloten sind rein vom Reaktionsvermögen langsamer, so dass sie auch eine 3m-Maschine nicht wirklich an ihre Grenzen bringen können.
[-] Wenn man länger mit einem bestimmten Modelltyp zu tun hat dann "arrangiert" man sich automatisch mit den Möglichkeiten und Grenzen des Modelltyps, und dann stört die eingeschränkte Wendigkeit einer 3m-Maschine überhaupt nicht mehr.


Durchzug
Nimmt man bei einem 90cm/500g-Modell in der Horizontalen das Gas raus, dann bleibt es nach wenigen Metern in der Luft stehen, Schwung aus der horizontalen kann es kaum in die Vertikale mitnehmen. Ein 3m/15kg-Modell läuft dagegen in der horizontalen noch ewig weiter und kann den Schwung entsprechend gut nach oben hin mitnehmen. Dies liegt daran, dass die Grossen mit deutlich höheren Flächenbelastungen geflogen werden können, und Flächenbelastung bedeutet Durchzug (vereinfacht gesagt).


Windanfälligkeit
[-] Die Geschwindigkeiten von Wind und Böen sind relativ zu einem 1m-Modell drei Mal grösser als relativ zu einem 3m-Modell. Folglich wird das 1m-Modell relativ zu seiner Grösse bei Wind erheblich stärker durchgeschüttelt. Oder andersrum ausgedrückt: Um ein 3m-Modell aus der Bahn zu werfen muss die Böe erheblich grösser sein als bei einem 1m-Modell.
[-] Die Dichte eines Modells (Masse/Modellvolumen) ist ebenfalls entscheidend, bei 2kg Kampfgewicht ist ein 2m-Modell ein welkes Blatt im Wind, ein gleich schweres 1.3m Modell kommt dagegen schon gut gegen den Wind an.
[-] Je höher die Modellgeschwindigkeit gegenüber der Windgeschwindigkeit ist, desto besser kommt das Modell degen den Wind voran. Auch hier haben grössere Modelle Vorteile, sie sind absolut gesehen deutlich schneller unterwegs.


Leistungsbedarf
Um ein 1m/0.8kg-Modell mit einer Modellänge/Sekunde senkrecht steigen zu lassen braucht man bei 100 Prozent Wirkungsgrad 1m/s*9.81*0.8=7.85 Watt. Um ein 3m/15kg-Modell mit einer Modellänge/Sekunde senkrecht steigen zu lassen braucht man dagegen bereits 3m/s*9.81*15=441.5 Watt!
[-] Da die Modellgeschwindigkeit immer relativ zur Modellgrösse wahrgenommen wird brauchen grössere Modelle für die subjektiv gleiche Flugleistung überproportional mehr Antriebsleistung als kleinere.
[-] Da sich grössere Modelle im 3D und bei Überschlägen jedoch subjektiv langsamer bewegen als kleinere (siehe "Geschwindigkeit" weiter unten) kann auch die subjektive Flugleistung etwas geringer sein, ohne dass das stören würde.


Gutmütigkeit
Grössere Modelle fliegen generell gutmütiger, die Reynoldszahlen sind höher, die Strömung verhält sich "sauberer". Um ein kleines Modell derart gutmütig zu bekommen (und dabei gleichzeitig die Kunstflugfähigkeit zu erhalten) müsste man es extrem leicht bauen, daraus resultiert aber auch eine viel zu geringe Massenträgheit, das Flugbild wird unschön und das Modell windanfällig.


Geschwindigkeit
Die Erdbeschleunigung ist für ein 1m-Modell gleich gross wie für ein 3m-Modell (ca. 10/s^2). Relativ zur Modellgrösse ist sie für die 3m-Kiste jedoch 3 mal Kleiner als für die das 1m-Modell. Daraus folgt:
Grössere Modelle bewegen sich gerade im 3D und bei Überschlagsfiguren relativ zu ihrer Grösse erheblich langsamer als kleinere Modelle. Der Pilot hat mehr Zeit zum steuern, und, noch viel wichtiger, der Zuschauer hat mehr Zeit zum sehen und begreifen!


Das Fluggefühl
Grössere Modelle fliegen weicher, eleganter, schöner und würdevoller als kleinere, ohne dabei träger zu wirken. Das Steuergefühl ist wunderbar, man hat "was anständiges" am Knüppel :-). Neben den unter "Windanfälligkeit" und "Geschwindigkeit" aufgezählten Gründen liegt das auch an den höheren Reynoldszahlen, die Strömung liegt bei grösseren Modellen einfach viel sauberer und gleich mässiger an.

Ich denke, neben dem Prestige ist es genau dieses Fluggefühl, welches einen sonst normal denkenden Menschen dazu bringt, für eine Modellkunstflugzeug 10000 Euro hinzulegen .

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[Copyright] Fabian Günther
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