Einstieg in die Helikopter-Turbinenfliegerei

Für viele RC-Piloten ist eine Turbine der Mercedes unter den Antrieben, egal ob in einem Flugzeug, Jet, Segler oder eben wie hier in unserem Fall in einem RC-Helikopter. Sie zu besitzen ist oft schon ein grosser Wunsch. Dieser wurde im Jahr 2022 am Frühjahrstreffen im Loorholz von Miniature Aircraft USA ausgestellt und auch vorgeflogen, was das Interesse für meinen Kunden noch verstärkte.

Der Turbinentrainer wird von der TS 45i Whiplash Special Edition aus dem Hause Turbine Solutions angetrieben. Mittlerweile gibt es auch eine Trainer-Version, wo die immer beliebter werdende Xicoy X45 eingebaut werden kann. Miniature Aircraft USA bietet mit der Whiplash-Familie als einziger Hersteller alle Antriebsarten für RC Helikopter in einer Baureihe an: Elektro, Nitro, Benziner und eben Turbine. Dabei handelt es sich nicht um «Umbauten oder Anpassungen», sondern jedes Modell wird speziell auf die jeweilige Antriebsart ausgelegt und auch vom Firmeninhaber Josef Schreiner und seinen Werkspiloten laufend erprobt. Die TS 45i von TURBINE SOLUTIONS wurde Anfang 2022 extra für die Whiplash-Turbine II in einer passenden Special Edition auf den Markt gebracht. Der Baukasten sowie das dazugehörende Zubehör sind beim Schweizer Importeur swiss-scale-helikopter.ch ab Lager verfügbar. Diese Firma ist auch für den Schweizer Import von den Turbinen des Herstellers TURBINE SOLUTIONS zuständig. Die durchschnittliche Lieferzeit der Turbinen liegt bei etwa vier Wochen.

Nach dem Öffnen der Verpackung stechen einem sofort die grossen und äusserst hochwertig anmutenden Seitenteile aus CFK ins Auge. Weitere Bauteile, mit Ausnahme des Heckrohrs und des zugehörigen Starrantriebes, sowie die Landekufen und der Tank, sind sortiert und je nach Baugruppe in einzelnen, beschrifteten Kartonschachteln verpackt.

Bei genauer Durchsicht fällt auf, dass die Plastikteile auf ein Minimum reduziert wurden und nahezu alle Teile aus hochwertigem Voll-Carbon (ohne Glasfaser- oder G10-Anteile, wie bei vielen anderen Herstellern durchaus üblich) sowie aus hochwertigem Aluminium gefertigt sind. Man findet nur wenige Teile, wie etwa die Kugelpfannen und die Antriebsritzel, welche aus, wenn gleich auch sehr hochwertigem, Kunststoff gefertigt sind. Die CNC-gefrästen Zahnräder machen einen überaus stabilen und massiven Eindruck. Die komplett lackierte Haube lässt ebenfalls keine Wünsche offen. Der Zusammenbau teilte sich in mehrere Abschnitte auf. Die leicht verständliche Bauanleitung ist wie erwartet übersichtlich gestaltet und stellt für den ambitionierten Modellbauer keine Hürde dar. Die komplette Bauanleitung ist als Download verfügbar und wird von der Firma miniature Aircraft USA auch entsprechend auf dem neusten Stand gehalten.

Bei der vormontierten Taumelscheibe sind lediglich noch die Stahlkugeln zu montieren. Die Drucklager der Blatthalter sind bereits von Werk aus richtig vormontiert sowie gefettet und es müssen somit nur mehr die Anlenkarme montiert werden. Nach dem Zusammenfügen der Blatthalter und des Zentralstücks über die 9 mm starke Blattlagerwelle fällt bereits das erste Mal die hohe Passgenauigkeit der einzelnen Komponenten auf. Die schwarz eloxierte Taumelscheibe bildet einen angenehmen Kontrast zu den sandgestrahlten und eloxierten Blatthaltern sowie zum Zentralstück und ist damit auch optisch ein Hingucker.

Wie schon am Hauptrotorkopf sind auch diese Teile des massiven Heckes sandgestrahlt und eloxiert und machen einen äusserst massiven Eindruck. Die Heckpartie besticht durch ein aus Aluminium gefrästes Zahnrad auf der Heckrotorwelle, welches von einem aus Polyoxymethylene (POM) gefertigten Ritzel auf der Starrantriebswelle angetrieben wird. Die spezielle Hart-Eloxal/Teflon-Beschichtung des Aluminium-Zahnrades in Verbindung mit dem POM-Zahnrad ergibt ein wartungsfreies Heckgetriebe. Um eine grösstmögliche Laufruhe zu erzielen, ist auch die Führung des Starrantriebs im Heckrohr äusserst durchdacht konzipiert und mit mehreren O-Ringen pro Lagereinheit umgesetzt. Nach der finalen Montage der Heckeneinheit fällt gleich die komplett spielfreie Leichtgängigkeit der kompletten Heckanlenkung auf.

Im ersten Schritt werden sämtliche Zwischenplatten für die Komponenten, die aus Aluminium gefrästen schwarz eloxierten Lagerböcke, der schöne rote «Motorträger» sowie die Servoaufnahmen montiert und im Anschluss gemeinsam mit den benötigten Verstrebungen auf die erste Seitenplatte des Chassis geschraubt. Erst danach wird das Chassis mit der zweiten Chassisplatte geschlossen.

Danach erfolgt die Montage der Bodenbaugruppe erstmals, ohne diese mit Schraubensicherung zu fixieren, da ja unsere Turbine noch von unten in die Mechanik montiert werden muss. Durch die «Vorab-» Montage der Bodenplatte kann das Chassis vor dem Einbau der Turbine auf Geradheit und Rechtwinkligkeit überprüft werden. Abschliessend wird noch die Einheit aus schrägverzahntem Hauptzahnrad, Teller- und Freilauf zusammengebaut und ebenso ins Chassis montiert. Als Abschluss folgt dann noch die Montage der Kupplungseinheit mit dem Antriebsritzel.

Nach der Montage und dem Einmessen des Lüfterrades mit dem Kupplungsläufer auf der «Motorwelle» wird die komplette Turbineneinheit von unten in die Mechanik geschoben und am Motorträger montiert. Das Vorderteil der Turbine (auch Gas-Generator genannt), in der sich die Brennkammer befindet, wird zusätzlich mit vier separaten Gummis gedämpften Halteelementen abgestützt. →

Für die zusätzlichen Komponenten der Turbine wie z.B. die Elektronik, Ventile und Treibstoffpumpe sind in der Mechanik fixe Befestigungspunkte vorhanden bzw. angedacht. So findet man zum Beispiel für die Ventile fixe Bohrungen, wo man diese einfach über die beigelegten Schrauben befestigen kann. Danach erfolgt die Montage der Bodenbaugruppe sowie der Landekufen.

Nach der Fertigstellung des Chassis mit der Turbine wird wie gewohnt das Heckrohr mit den Heckstreben sowie der Hauptrotorkopf installiert. Wie erwartet, macht die komplette Mechanik einen äusserst stabilen und verwindungssteifen Eindruck. Sehr positiv fällt auf, dass sämtliche Getriebe ruhig und rund laufen und auch das gefräste Hauptzahnrad perfekt in seiner Spur läuft.

Der Tank, 0,9 Liter gross, ist komplett auf Gummipuffern gelagert und wird erst am Schluss in die vorgesehene Position fixiert. Im Lieferumfang ist der Header Tank, 0,125 Liter, (auch Hopper-Tank genannt) enthalten. Dieser Tank sorgt für eine «blasenfreie» Treibstoffversorgung der Kraftstoffpumpe.

Viele notwendige Kleinteile wie Tankpendel, Kraftstoffschläuche, Verbindungsstücke, Y-Verbinder, Klettbander usw. sind ebenfalls im Lieferumfang enthalten.

Der Einbau der Elektronik sowie das Verlegen aller Kabel und Spritschläuche ist einfach und es ist genügend Platz vorhanden.

Im Whiplash Turbine II sind die folgenden Elektronik-Komponenten verbaut: drei BLS275V und ein BLS276SV Servos sowie als Flybarless das CGY 760R, alles aus dem Hause FUTABA. Benötigt werden noch 2 Lipo-Akkus. Einer für die Stromversorgung der Servos und des FBL sowie einer für die Turbine.

Vielen Turbinenpiloten ist der Name WREN Turbines seit Jahren ein Begriff für Verlässlichkeit und guten Service. Anfang 2019 wurde WREN Turbines von der Firma TURBINE SOLUTIONS, dessen Inhaber Paul Hardman ist, übernommen.

Zur Geschichte: Lange bevor Paul Hardman WREN Turbines erwarb, arbeitete er selbst in der Firma Wren mit. Mit steigender Fachkenntnis machte er sich eines Tages selbstständig und gründete TURBINE SOLUTIONS. Im Jahr 2019 bot sich für Paul die Gelegenheit, WREN Turbines zu erwerben. TURBINE SOLUTIONS entwickelt und fertigt RC-Jet- und Heli-Turbinen und bietet Serviceleistungen rund um die RC-Turbine an.

Ende 2019 kam dann die Nachricht, es würde eine optimierte Turbine für die Whiplash aus dem Hause TURBINE SOLUTIONS geben, genannt die «Whiplash Special Edition TS-45i-Heli-Turbine». Die TS 45i Heli ist eine Weiterentwicklung der bekannten WREN 44i. Die TS 45i Heli überzeugt durch eine kurze Ansprechzeit und durch eine hohe Dynamik in der Leistungsentfaltung. Dies kommt den heutigen Flugstilen sehr zugute. Die maximale Leistung an der Ausgangswelle liegt bei 7 PS/5,2 Kw., dies bei 190,000 Umdrehungen und die Turbine ist «Vollgas-fest». Selbstverständlich wird diese Turbine mit einem Kerosin-Startsystem ausgeliefert. Alle zum Betrieb der Turbine benötigten Teile sind im Lieferumfang enthalten. So auch das elektronische Steuersystem (FADEC oder ECU genannt). Dieses regelt bzw. überprüft alle für den Start, den Betrieb sowie den Abkühlvorgang notwendigen Parameter und Komponenten der Turbine (z.B. Treibstoffpumpe, Ventile, Drehzahl, Temperatur...). Mittels Daterterminal bzw. über die Telemetrie (mittels optional erhältlichem Telemetrie-Modul) können Daten aus dem Steuersystem ausgelesen werden.

Die TS-45i-Heli-Turbine ist eine Zweiwellenturbine und basiert somit auf dem gleichen Prinzip wie die Turbinen in bemannten Helikoptern.

Eine Zweiwellenturbine besteht aus zwei Baugruppen/ Stufen. Die erste Stufe, dem sogenannten Gas-Generator, gleicht einer Jet-Turbine und beinhaltet die erste Welle. In dieser Stufe wird das Kerosin verbrannt und die gesamte Leistung steht im Abgasstrahl zur Verfügung. Dieser Abgasstrahl «bläst» nun auf die zweite Stufe des Turbinenmotors und treibt somit eine zweite Welle über ein Turbinenrad an. Daher auch der Begriff Zweiwellenturbine. Diese beiden Wellen sind mechanisch nicht miteinander verbunden. Die zweite Welle erhält somit die mechanische Antriebsleistung aus dem Abgasstrahl der ersten Stufe. Die zweite Welle dreht sich deutlich langsamer als die erste Welle. Das an die zweite Welle gekoppelte mechanische Getriebe arbeitet so mit niedrigeren Drehzahlen als wenn die mechanische Leistung von der ersten, hochdrehenden Welle abgenommen werden würde. Dies wirkt sich positiv auf den Wirkungsgrad des Turbinenmotors aus.

Eigentlich ist eine Turbine leichter in Betrieb zu nehmen als ein Nitro- oder Benzinmotor. Alles programmieren, Schalter umlegen, und die Turbine startet dank Kerosinstartsystem automatisch.

Ganz so einfach soll es aber dann doch wieder nicht sein. Nachdem der Heli mechanisch richtig eingestellt ist, kann das Futaba CGY 760R programmiert werden. Im CGY ist Empfänger, Lagestabilisierung über drei Achsen und Governer in einem Gerät untergebracht, welches unwesentlich grösser ist als herkömmliche Lage-stabilisierungssysteme. Die Menüführung ist sehr übersichtlich, und mit den vordefinierten Werten sollte nichts schiefgehen. Ebenfalls werden die Werte im integrierten Governor übernommen. Die Werte von Steuerung (FUTABA) und dem FUTABA CGY 760R werden als Fail von miniature Aircraft USA oder swiss-scale-helikopter.ch zur Verfügung gestellt.

Nach dem Programmieren und einer Vorflugkontrolle stand dem Erstflug nichts mehr im Wege. Die Turbine startet sauber und ohne Probleme. Nach dem Hochfahren der Drehbar kann abgehoben werden. Der Heli schwebte auf Anhieb anmutig und fauchend vor uns; es folgten die ersten Steuerbefehle, um in den Rundflug zu wechseln. Die Steuerbefehle sind sehr direkt, wie man es braucht bei einem Trainer, Lastwechsel merkt man kaum. Bereits beim zweiten Flug wurden Rollen und Loopings vollzogen. Hier muss aufgepasst werden, dass es nicht zu «Suchtpotenzial» führt.

Wie bereits erwähnt, wurde die Whiplash-T II speziell für den Antrieb durch einen Turbinenmotor designed und entwickelt. Egal ob als Trainer für Rundflug oder als «reinrassige» 3D-Maschine eingesetzt, die Whiplash-T II und die Whiplash Special Edition TS-45i-Heli-Turbine erfüllen alle Erwartungen.

Nicht zuletzt deshalb schrieb miniature Aircraft USA an der IRCHA 2020 Geschichte: Mitch Marozas (Team miniature Aircraft) war der erste Pilot, welcher jemals mit einem von einer Turbine angetriebenen RC-Helikopter teilnahm. Mit dem Whiplash-T II nahm er am legendären 3D-Freestyle-Wettbewerb «Battle of the brands» an der IRCHA in den USA teil. Sein Flug begeisterte die Zuschauer und stellte die Leistungsfähigkeit des Helikopters und der Turbine unter Beweis. Er belegte den mehr als erfolgreichen 3. Platz.

Bilder: Michael Peer, Anton Laube