Konzeptstudie für Hochleistungssegelflugmodelle

Aufgrund meiner langjährigen Erfahrung in Konstruktion und Bau von Segelflug- und Motorsegelflugmodellen weiss ich, dass man vor Beginn jeglicher Arbeiten erst die genauen Anforderungen definieren muss. Alles andere macht keinen Sinn, sofern man eine maximale Leistung im gewünschten Flugspektrum herausholen will.

Anfänglich habe ich immer aus diversen Profilbüchern versucht, das für mein Projekt geeignetste Profil zu finden, was nicht immer einfach war und meistens nicht die gewünschte Performance ergab. So habe ich schon früh angefangen, meine eigenen Profile zu entwickeln. Um die Profile zu testen, benötigt man einen entsprechenden Flügel an einem Erprobungsträger (Rumpf). So kam es, dass ich für einige Rumpfe diverse Flächen konstruiert und gebaut habe, um die entsprechenden Profile zu testen. Dazu gehörten auch Misserfolge, aber aus Fehlern lernt man bekanntlich. Diese Konzeptstudie erfüllt keinen wissenschaftlichen Anspruch. Es handelt sich um empirisch erarbeitete Versuche, die mittlerweile auf vielen Know-how-basierten Erkenntnissen beruhen. Eine der wichtigsten Erfahrungen ist, dass das ausgeklügelte Modellkonzept die Pilotenfehler nicht ausbügeln kann, was bereits zur ersten Grundanforderung führt. Die Modelle sollten so konstruiert und ausgelegt werden, dass sie Pilotenfehler möglichst weitgehend verzeihen. Eine gewisse Eigenstabilität in allen 3 Achsen ist also gefragt. Die Kunstflugpiloten werden mir da zu Recht widersprechen, da diese Modelle extrem wendig sein müssen. Solche Modelle werden allerdings nur von den besten Piloten geflogen, die ihr Modell in allen erdenklichen Fluglagen perfekt beherrschen. Je nach angestrebter Disziplin ändern die Anforderungen bezüglich Festigkeit, Grösse, Flügelgeometrie, Profil und Bauweise. Um dies zu veranschaulichen, habe ich zwei unterschiedliche Anforderungen anhand zweier Beispiele definiert und die entsprechenden Modellkonzepte festgelegt. Die dazu passenden Modelle habe ich konstruiert, gebaut und geflogen.

Leichtwindsegler mit möglichst geringer Flächenbelastung, gutmütiges Flugverhalten und gute Kreisflugeigenschaften. Das Modell sollte auf engem Raum mit kleinen Kreisen auch kleine Thermikblasen ausfliegen können, auch in Bodennähe. Dieses Modell soll jedes Lüftchen mitnehmen und in Höhe umsetzen können, vor allem auch in Bodennähe.

Hochleistungssegler mit hoher Gleitleistung und stabilen Kreisflugeigenschaften. Das Modell sollte keine zu hohe Flächenbelastung haben und trotzdem mit angenehmer Geschwindigkeit grossflächig Thermik suchen und auskurbeln können. Das Modell soll in grösserer Höhe und weiträumig operieren können.

Wenn man den Anspruch auf maximale Flugleistung umsetzen will, können diese beiden Anforderungsprofile nicht mit ein und demselben Modell abgedeckt werden. Allroundmodelle können zwar viel, aber genügen leider in den spezifischen Disziplinen nicht den geforderten hohen Ansprüchen. Beispielsweise kann man mit einem F3B-Modell auch mit den F3J-Modellen mitfliegen, sie sind diesen aber klar unterlegen (umgekehrt genauso) usw. Aufgrund dieser Überlegungen musste ich zwei komplett verschiedene Modellkonzepte erarbeiten und die entsprechenden Modelle dazu konstruieren und bauen.

Dieses Modell ist als reiner Segler für den Gummihochstart ausgelegt. Die Starthöhe von ca. 100 m sollte ausreichen, um in der Nähe kleine Thermikblasen zu finden und auszukurbeln.

Um eine relativ grosse Flügelfläche zu erreichen, wurde eine Flügeltiefe von 280 mm gewählt. Um aber den aerodynamischen Profilwiderstand klein zu halten, wurde eine für diese Spannweite geringe Profildicke von nur 8,8% gewählt. Mit dieser geringen Profildicke kommt man auch bei etwas Wind noch gut vorwärts, ohne auf genügend Auftrieb verzichten zu müssen. Für ein so leichtes Modell reicht eine Mittellinienwölbung von 2,11% völlig aus. Das Profil UK 02 ist ein um 0,8% aufgedicktes UK 01, welches für das RES-Wettbewerbmodell «Snappi» nach wie vor erfolgreich eingesetzt wird.

«Fünfer und das Weggli», so die Überlegung. Die Flugerprobung sollte dies noch bestätigen.

Das Modell entspricht vollumfänglich meinen Erwartungen und damit auch den gestellten Anforderungen. Die Gleitleistung ist enorm. Das Modell flog schon beim Erstflug mit

Dieses Modell hat einen Elektromotor mit Klapppropeller. Mit der variierbaren Starthöhe können weiträumige Thermikschlächte gefunden und ausgekurbelt werden.

Um eine höhere Fluggeschwindigkeit zu erreichen, wurde eine relativ kleine Flügeltiefe von nur 200 mm gewählt. Mit einer Mittellinienwölbung von 2,71% ist für genügend Auftrieb gesorgt. Allerdings erzeugt das 13% dicke Profil einen etwas höheren aerodynamischen Widerstand, was bewusst in Kauf genommen wurde. Ein weiterer Vorteil der höheren Profildicke ist, dass mit gleicher Festigkeit der Holm deutlich leichter gebaut werden kann. Einerseits fallen die äusseren Flügelenden wegen ihrer geringen Profiltiefe von nur 80 mm total aus einem günstigen RE-Zahlenbereich. Die Idee dahinter ist, die Flügelendstücke als heruntergeklappte Winglets zu betrachten, die etwas verlängert und mit Querrudern ausgerüstet sind. Die nun so verlängerten Querruder sollen die durch die höhere Streckung verlorene Agilität um die Längsachse wieder wettmachen und mit der zusätzlichen 4°-V-Form zur besseren Stabilität im Kreisflug beitragen. So bekommt man sozusagen den

einem leichten Schups aus der Hand fast 100 m weit, was eine Gleitzahl von über 60 bedeutet. Genaue Messungen sind nicht möglich, weil sie in absolut ruhiger Luft stattfinden müssten, was praktisch nie vorkommt. Das Modell ist relativ langsam unterwegs, sodass auch kleine Thermikblasen problemlos ausgekurbelt werden können. Auch schwache Thermik findet man mit diesem Modell einfach und gut sichtbar. Flache Kreise fliegt das Modell von alleine. Bei engeren Kreisen muss es mit den Querrudern sporadisch ein wenig gestützt werden.

Am Hochstartseil fliegt es, unbeeindruckt von ein wenig Seitenwind, schnurgerade in den Himmel, sodass es eine wahre Freude ist.

Mit dem Profil UK 17 habe ich Neuland betreten. Ich hatte bisher keine Erfahrung mit so dicken Profilen. Daher habe ich mich für eine vorsichtige Vorgehensweise entschieden. Beim Super Snappi war das nicht notwendig, da ich das Profil UK 2 bereits gut kannte. Der Start für den Erstflug erfolgte aus der Hand. Den Schwerpunkt habe ich sicherheitshalber deutlich vor die Dickenrücklage eingestellt (sicher ist sicher). Klar ist, dass die EWD und der Schwerpunkt mit der Dickenrücklage des Profils in direktem Zusammenhang stehen und damit genau aufeinander abgestimmt sein müssen. Deshalb ist eine seriöse Flugerprobung mit mehreren Flügen erforderlich. Da der Mega Snappi ein Pendelhöhenruder hat, gehe ich wie folgt vor: Zuerst stelle ich die EWD mithilfe der EWD-Waage in diesem Fall auf $-1^\circ$ ein. Danach lege ich den Schwerpunkt auf 33% der Flügeltiefe ab. Flügelvorderkante beim Rumpf fest und wiege das Modell durch Zugabe von Gewicht entsprechend aus.

Erwartungsgemäss nahm das Modell nach Ausschalten des Motors die Nase deutlich runter. Also: Modell austrimmen, Bremse (Butterfly) testen, Landen und Blei rausnehmen (60 g fürs Erste). Was ich schon mal feststellen konnte: Die Querruder wirken sehr gut und für das Höhenruder habe ich 60% Expo programmiert.

Also Neustart, Motor aus, das Modell geht immer noch auf die Nase. Weitere 60 g Gewicht raus und wieder rauf. Nun zieht das Modell ruhig seine Bahn, ohne dass nochmals nachtrimmt werden muss. Nun der ultimative Schwerpunkttest: anstechen im $45^\circ$ -Winkel, loslassen und warten, wie das Modell reagiert. Es fängt sich langsam ab und geht in einen leichten Steigflug über... geschafft.

Das Modell lässt sich ohne Stress wunderbar kreisen. Ein herrlich elegantes Flugbild. In der Speed-Stellung nimmt das Modell deutlich Fahrt auf, ohne viel Höhe zu verlieren. Es ist echt beeindruckend, wie es den Speed wieder in Höhe umsetzt.

Beide Modelle erfüllen bezüglich der definierten Zielsetzungen vollumfänglich die in sie gesteckten Erwartungen. Keines der beiden Modelle könnte nur annähernd die Ziele des jeweils andern Modells erfüllen. So gesehen, gibt es das Allroundmodell schlicht nicht, das im Hochleistungsbereich alles kann. Allerdings können die Allroundmodelle viel, aber alles leider nicht spitzenmässig. In den einzelnen Spezialdisziplinen sind ihnen die entsprechenden Hochleistungsmodelle klar überlegen.

Allroundmodelle sind Alltagsmodelle und haben hierfür absolut ihre Berechtigung. Man kann sie überall hin mitnehmen und bei fast allen Wetterbedingungen fliegen, nur halt eben mit gewissen Einschränkungen. Manch einem genügt dies vollständig.

Noch eine Anmerkung zu den Kosten. Ich habe die zwei Modelle für total rund Fr. 500.- gebaut (Materialaufwand). Der Super Snappi würde auf dem Markt mindestens Fr. 1300.- (leer) und der Mega Snappi mindestens Fr. 2200.- (leer) kosten. Selber bauen lohnt sich auf jeden Fall. Klar ist das nicht jedermanns Sache, aber allemal eine Überlegung wert.