Modellhubschrauber 'Dragonfly'

Ein Modellhubschrauber ist in Form und/oder Funktion einem richtigen Hubschrauber nachempfunden, aber deutlich kleiner als dieser und kann keine Personen tragen.

Man unterscheidet Standmodelle aus Kunststoff oder Druckguss, bei denen vor allem auf hohe maßstäbliche Detailtreue Wert gelegt wird, und Funktionsmodelle, die meist funkferngesteuert werden und flugfähig sind. Letztere werden im folgenden behandelt, weiterhin andere senkrecht startende Modell-Konstruktionen.

Entwicklung

Der erste kommerziell erhältliche Modellhubschrauber wurde 1972 von Dieter Schlüter auf der Spielwarenmesse in Nürnberg präsentiert. Modellhubschrauber haben in den letzten Jahren eine stetige Entwicklung erlebt, ermöglicht durch Leistungssteigerung bei Antrieben und Werkstoffen, neue Techniken (z.B. bürstenlose Motoren , Lithium-Polymer-Akkus , Gasturbinen , CFK ), neue Konstruktionen und nicht zuletzt eine zunehmende Bedeutung des Freizeitsports.

Technische Eigenschaften

Die Technik ist teilweise großen Hubschraubern nachempfunden. Besondere Eigenschaften der Modellhubschrauber bedingen aber auch abweichende Konstruktionen bzw. Möglichkeiten:

• Geringe Größe und Gewicht: relativ stärkerer Einfluß von Aerodynamik und Wind
• E-Motoren bedeuten vereinfachte Getriebe und Regelung im Vergleich zu Verbrennungsmotoren
• Mehrfach-Antriebe (Heckrotor, Koaxial u.a.) sind mit E-Motoren relativ billig und effizient
• Gyroskope ermöglichen eine automatische Stabilisierung um eine oder mehrere Achsen
• Nutzlast, Transportvolumen und Reichweite spielen i.a. keine Rolle
• Kein Personentransport, daher können Zuverlässigkeit und Sicherheit zurück gestellt werden
• Geringere Kräfte am Rotor erlauben ggf. den Verzicht auf Schlag- und Schwenkgelenke
• Die Lernkurve des Piloten und begrenzte Platzverhältnisse bedingen eine gewisse Sturzfestigkeit
• Kunstflug inklusive Rückenflug (negativer Rotor-Anstellwinkel) ist relativ einfach möglich

Als Motorisierung kommen entweder einzylindrige Hubkolbenmotoren oder Elektromotoren zum Einsatz, neuerdings auch kleine Gasturbinen .

Typische Konstruktionen

• Pitchgesteuert
  

  Mechanik eines flugbereiten pitchgesteuerten Modellhubschraubers

Als Pitch bezeichnet man den Anstellwinkel der Rotorblätter gegenüber der Waagerechten (rechtwinklig zur Achse des Rotors). Die Steuerung des Auftriebs erfolgt durch Veränderung dieses Anstellwinkels, die Drehzahl bleibt dabei im Idealfall konstant. Die Ansteuerung erfolgt typischerweise mit 3 Servos an der Taumelscheibe. Der Heckrotor ist meist über ein Getriebe und einen Zahnriemen mit dem Hauptrotor verbunden, deshalb ist es auch hier nötig den Anstellwinkel zu verändern, was Drehungen um die Hochachse ermöglicht.

• Drehzahlgesteuert

Bei drehzahlgesteuerten Hubschraubern erfolgt die Steuerung des Auftriebs nicht durch Veränderung des Anstellwinkels der Rotorblätter sondern durch Veränderung der Drehzahl. Diese Steuerung spricht träger auf Steuerkommandos an, hat aber den Vorteil mechanisch deutlich einfacher aufgebaut zu sein. Sie hat sich besonders bei kleinen und günstigen Modellen unter 500g bewährt. Auch gibt es etwas größere Modelle (1.5kg) die besonders robust sind, da hier deutlich weniger Teile zerstört werden bei einer unbeabsichtigten Bodenberührung.

• Koaxialrotor

Hubschrauber, die 2 gegenläufige und übereinander angeordnete Rotoren besitzen, haben den Vorteil, dass kein Heckrotor nötig ist um das entstehende Drehmoment auszugleichen. Dies wird bei Modellen meist im Zusammenhang mit einem Drehzahlgesteuerten Auftrieb für besonders robuste und leichte Konstruktionen genutzt. Die Steuerung um die Hochachse ist deutlich träger, deshalb ist ein Fliegen bei Wind schwieriger, da der Hubschrauber leicht in der Luft verdreht wird.

• Mehrfachrotor

Einen komplett anderen Ansatz verfolgen Designs mit mehreren Rotoren (üblicherweise 4). Das Flugverhalten ist kaum mit herkömmlichen Hubschraubern zu vergleichen. Dabei wird die komplette Steuerung durch unterschiedliche Drehzahlen der 4 Rotoren realisiert. Diese Fluggeräte sind so instabil, dass eine Steuerung ohne komplizierte Regelungstechnik praktisch nicht möglich ist. Der Vorteil ist das komplette Fehlen einer komplizierten Mechanik, einzige bewegliche Teile sind die Motoren und eventuell vorhandene Getriebe.

• Tandemrotor

Eine Besonderheit unter den Mehrfachrotorsystemen stellt der Tandemrotor dar. Dabei sind 2 komplette, gleich große Rotoren meist hinter einander angeordnet. Die Rotoren sind meist mechanisch bis auf die Drehzahl komplett unabhängig angesteuert, die Mischung der Steuersignale erfolgt dann durch eine einfache Elektronik. Da die Rotoren gegenläufig drehen, besitzen sie keine Stabilisierung durch den Kreiseleffekt drehender Massen und werden oft elektronisch stabilisiert.

Diverses

• Das Gewicht eines typischen Elektro-Modellhubschraubers beträgt zwischen 300g (ca. 50cm Rotordurchmesser) und 2kg (ca. 1.2m), es gibt aber auch extrem miniaturisierte Eigenkonstruktionen die flugbereit unter 10g wiegen ( http://pixelito.reference.be/ ). Bei einem Gewicht von über 5kg (ab ca. 1.8m) ist auf andere rechtliche Vorschriften zu achten. Modelle mit Kolbenmotoren beginnen bei etwa 1kg.

• Die Flugzeit bei Elektro-Modellen beträgt je nach verwendetem Akkutytp zwischen 6 und 25 Minuten. Die zur Verbesserung der Flugzeit eingesetzten Lithium-Polymer-Akkus haben gegenüber NiCd- bzw. NiMh- Akkus den Nachteil, dass sie erheblich teurer sind und etwas sorgsamer behandelt werden müssen. Bei Verbrenner-Modellen beträgt die Flugzeit etwa 20 Minuten, diese kann aber durch einen größeren Tank leicht erhöht werden. Ein durch einen größeren Akku oder Tank gesteigertes Gewicht beeinträchtigt die Wendigkeit bzw. Kunstflugtauglichkeit.

• Als Indoor-Flug oder Hallenfliegen wird das Fliegen in einem geschlossenen Raum bezeichnet. Meist werden hierzu Turnhallen genutzt, mit sehr kleinen Modellen ist zum Beispiel auch das Fliegen im Wohnzimmer möglich. Durch die ruhige Luft wird das Fliegen erleichtert, gleichzeitig muss aber auf die maximale Flughöhe und Wände geachtet werden; in Sporthallen stehen oft auch Basketballkörbe etwas in den Luftraum. Die Wände sind meist kein Problem, da ihre Entfernung leichter eingeschätzt werden kann. In kleineren Räumen wie zum Beispiel dem Wohnzimmer entstehen durch den Rotorabwind erhebliche Turbulenzen in der Luft. Dies führt dazu, dass das Modell unruhig fliegt und ein Zusammenstoß mit Wänden und Möbeln schneller erfolgt als bei einem stehenden Hindernis im offenen Gelände oder einer größeren Halle.

• Die maximale Flughöhe wird in der Praxis nicht, wie oft angenommen, durch den Akku oder die Reichweite der Fernsteuerung begrenzt, sondern durch die Sichtbarkeit des Modells. Der Pilot muss zu jeder Zeit die Lage des Hubschraubers erkennen, da dieser sonst schnell an Höhe verliert. Für Weltrekordversuche fliegt der Pilot meist in einem Manntragenden Hubschrauber als Fluggast mit.

• Der Bodeneffekt tritt beim Schwebeflug in geringer Höhe (bis etwa 1m) auf. Dies ist ein sehr instabiler Flugzustand, da der Hubschrauber sozusagen auf seinem eigenem Rotorabwind steht, der gegen den Boden drückt. Sehr häufige Korrekturen sind beim Fliegen nötig um diese Position zu halten, deshalb wird der Bereich häufig möglichst schnell verlassen durch schwungvolles Abheben bzw. sogenannte "Plumpslandungen".

• Beim Kunstflug mit dem Modellhubschrauber sind eine Vielzahl von Flugfiguren möglich, die mit keinem anderen Fluggerät erreicht werden können. Für diese Anwendung werden hauptsächlich Pitchgesteuerte Modelle eingesetzt, da diese schneller auf Steuerkommandos reagieren als andere Konstruktionen. In vielen Ländern werden auch internationale Meisterschaften abgehalten.

Hersteller von Modellhubschraubern

• Align (T-Rex)
• artfantasie (Lipoly, Rebell)
• Century (Hummingbird)
• Gensmantel (Heaven)
• Graupner (UNI-Mechanik)
• Hirobo (X.R.B., micro 47 G, Shuttle, Freya)
• Ikarus (Eco, Piccolo)
• Kyosho (Caliber M24, EP Concept)
• Lite Machines (LMH)
• Mikado (Logo)
• Minicopter (Joker)
• MS Composit (Hornet)
• Protech (Zoom, Microstar)
• Robbe (Spirit)
• Spatz Modellbau (Sparrow)
• Thunder Tiger (Raptor)
• Vario Helicopter (Skyfox)

Weblinks

• http://www.rc-heli-fan.org - interessantes, freundlich/familiäres Forum
• http://www.rc-heli.de - deutsches Modellhubschrauberforum
• http://www.joerg-ehrhardt.de - Deutsche Seite über Modellhelis
• http://web.yourweb.de/heliwiki - Ein Wiki von Anfängern für Anfänger über Modellhelis
• http://www.rc-line.de - grösstes Deutsches Modellbauforum

Siehe auch

• Dieter Schlüter