Ein alter Traum wird Wirklichkeit

Im Frühling 2003 war der erste Prototyp fertig und wurde ausgiebig getestet. Es folgte eine erste Kleinserie. In den folgenden Jahren wurde das System stetig verbessert und erweitert. Vier Jahre später ist mit der neuesten Version SkyNavigator V3 ein ausgereiftes, weltweit einzigartiges Navigationsystem für Modellflugzeuge auf dem Markt, das wie seine Vorgängerversionen seine Praxistauglichkeit in der Alltags- und Wettbewerbsfliegerei beweisen wird.

Worum geht es? Es ist ein alter Traum eines Modellflugzeugpiloten und insbesondere eines Seglerpiloten, stets über Steigen und Sinken, Höhe, Geschwindigkeit und weitere Parameter seines hoch über ihm dahingleitenden Seglers im Bilde zu sein. Die seit Jahren angebotenen und bewährten Variometer-Systeme, welche die Messdaten eines Drucksensors aufbereiten und per Funk zum Piloten senden, waren ein grosser Schritt zur Verwirklichung dieses Traums. Diese Technik ist jedoch an ihre Grenzen gestossen. Ein auf Satellitennavigation beruhendes System dagegen sprengt diese Grenzen und besitzt ein noch erst zum Teil genutztes Entwicklungspotenzial. SkyNavigator besteht im Wesentlichen aus folgenden Komponenten. Der im Modell platzierte GPS-Empfänger samt Modul und Datenlogger ermittelt fortlaufend seine momentane horizontale und vertikale Position. Diese Daten werden im Modul aufbereitet und per Kabel an den Sender weitergeleitet, der, wie auch die Einheit GPS-Empfänger/Modul, kleiner als eine Streichholzschachtel ist. Diese beiden Komponenten benötigen so wenig Strom, dass sie vom Empfängerakku versorgt werden können. Sie sind nicht fest im Modell installiert, sondern können mit wenigen Handgriffen in ein anderes Modell verlegt werden. Der Sender übermittelt die aufbereiteten Signale an den beim Piloten befindlichen Empfänger. Es stehen dazu 32 Kanäle im 433-MHz-Band zur Auswahl. Per Kabel oder Bluetooth gelangen die Daten vom Empfänger zu einem Pocket-PC, auf welchem die Software SkyNavigatorGPS-Flyer installiert ist. Diese Software erlaubt es einerseits, mittels weniger einfacher Eingaben einen für das jeweilige Flugfeld massgeschneiderten Dreieckskurs zu definieren. Andererseits bietet die Software die Möglichkeit, Leistungsmessflüge durchzuführen und auszuwerten. Schliesslich dient die Software auch dazu, das System unabhängig von Wettbewerbs- oder Leistungsflügen als Variometer, Geschwindigkeitsmesser usw. zu nutzen. Beim Kursfliegen wird das Kursdreieck auf dem Display des Pocket-PC dargestellt, nebst den vom Piloten wählbaren Flugparametern. Der Pilot und sein Navigator können anhand des sich auf dem Display bewegenden Flugzeugsymbols optisch kontrollieren, ob sich der Segler auf der idealen Kurslinie bewegt. Die zur Navigation benötigten Informationen können auch per Sprachausgabe abgerufen werden, sodass der Pilot nach einiger Angewöhnungszeit den Dreieckskurs auch ohne Unterstützung durch einen Navigator präzise abfliegen kann. Eine Vielzahl von weiteren Angaben (Parametern) wie zum Beispiel momentanes Steigen, integriertes Steigen, Geschwindigkeit über Grund, Raumgeschwindigkeit, momentane Gleitzahl und aktuelle Höhe können sowohl optisch wie auch per Sprachmitteilung abgerufen werden, nebst den spezifisch für das Kursfliegen erforderlichen Angaben. Bedeutende Neuerungen sind die mehrfache Spannungsüberwachung der Bord-Stromversorgung und die nochmals verringerte Darstellungsverzögerung. Der Pilot fliegt nun praktisch online.

Der im Modell platzierte GPS-Empfänger samt Modul und Datenlogger ermittelt fortlaufend seine momentane horizontale und vertikale Position. Diese Daten werden im Modul aufbereitet und per Kabel an den Sender weitergeleitet, der, wie auch die Einheit GPS-Empfänger/Modul, kleiner als eine Streichholzschachtel ist. Diese beiden Komponenten benötigen so wenig Strom, dass sie vom Empfängerakku versorgt werden können. Sie sind nicht fest im Modell installiert, sondern können mit wenigen Handgriffen in ein anderes Modell verlegt werden. Der Sender übermittelt die aufbereiteten Signale an den beim Piloten befindlichen Empfänger. Es stehen dazu 32 Kanäle im 433-MHz-Band zur Auswahl. Per Kabel oder Bluetooth gelangen die Daten vom Empfänger zu einem Pocket-PC, auf welchem die Software SkyNavigatorGPS-Flyer installiert ist. Diese Software erlaubt es einerseits, mittels weniger einfacher Eingaben einen für das jeweilige Flugfeld massgeschneiderten Dreieckskurs zu definieren. Andererseits bietet die Software die Möglichkeit, Leistungsmessflüge durchzuführen und auszuwerten. Schliesslich dient die Software auch dazu, das System unabhängig von Wettbewerbs- oder Leistungsflügen als Variometer, Geschwindigkeitsmesser usw. zu nutzen. Beim Kursfliegen wird das Kursdreieck auf dem Display des Pocket-PC dargestellt, nebst den vom Piloten wählbaren Flugparametern. Der Pilot und sein Navigator können anhand des sich auf dem Display bewegenden Flugzeugsymbols optisch kontrollieren, ob sich der Segler auf der idealen Kurslinie bewegt. Die zur Navigation benötigten Informationen können auch per Sprachausgabe abgerufen werden, sodass der Pilot nach einiger Angewöhnungszeit den Dreieckskurs auch ohne Unterstützung durch einen Navigator präzise abfliegen kann. Eine Vielzahl von weiteren Angaben (Parametern) wie zum Beispiel momentanes Steigen, integriertes Steigen, Geschwindigkeit über Grund, Raumgeschwindigkeit, momentane Gleitzahl und aktuelle Höhe können sowohl optisch wie auch per Sprachmitteilung abgerufen werden, nebst den spezifisch für das Kursfliegen erforderlichen Angaben. Bedeutende Neuerungen sind die mehrfache Spannungsüberwachung der Bord-Stromversorgung und die nochmals verringerte Darstellungsverzögerung. Der Pilot fliegt nun praktisch online.

Nach dieser kurzen Einführung sollen nun die Neuerungen von SkyNavigator V3 im Detail vorgestellt werden. Ihre Entwicklung ist soeben abgeschlossen worden. Bei Erscheinen dieses Artikels dürften sie bereits auf dem Markt sein.

• Spannungsmessung
Die Spannungsmessung nimmt darauf Rücksicht, dass die meisten Grossmodelle heutzutage mit doppelter Stromversorgung und demzufolge einer Akkuweiche ausgerüstet sind. Deshalb wird die Spannung an drei Stellen gemessen, nämlich einerseits direkt am Empfänger, andererseits an jedem einzelnen Akkupaket der Doppelstromversorgung. Mit einem kleinen Eingriff an der bestehenden Stromversorgung kann diese auf das neue System umgerüstet werden. Am Akkustecker ist lediglich eine zweite Plusleitung anzubringen, welche mit dem GPS-Sender verbunden wird. Alle drei Spannungen werden laufend an den Piloten übermittelt und können sowohl auf dem Display des Pocket-PC dargestellt wie auch über das Sprachmodul abgerufen werden: Der Pilot kann sich Spannungsabfälle von 0,1 V ansagen resp. anzeigen lassen, oder er kann eine Mindestspannung wählen, bei deren Erreichen sich die bis dahin stumm im Hintergrund laufende Überwachung erstmals meldet. Mit dieser neuartigen Spannungsüberwachung vor und nach der Akkuweiche kann sich der Pilot jederzeit ein aussagekräftiges Bild über den Zustand der Energieversorgung seines Modells machen, was die Flugsicherheit erhöht. Der Stromverbrauch in grossen Segelmodellen hat in den letzten Jahren stark zugenommen. Immer mehr Servos und immer mehr digitale Servos wollen mit Energie versorgt sein.

• Impuls 1
Diese Neuerung erleichtert das Fliegen und Trainieren von Dreieckskursen ohne Unterstützung durch einen Navigator wesentlich. Über den Stecker, mit welchem der GPS-Sender im Modell seine Energie von der Stromversorgung der Fernsteuerungsanlage bezieht, kann vom Fernsteuerungssender ein Impuls verschickt werden, der im Modell wie auch beim Navigationssystem vorprogrammierte, aufeinander abgestimmte Veränderungen bewirkt. Ein Beispiel: Der Fernsteuerungssender ist so programmiert, dass die Wölbklappen über einen 3- oder 4-Wegschalter in die gewünschten Positionen gefahren werden. Nun kann dieser Schaltbefehl so mit dem GPS-System verbunden werden, dass jedes Umlegen des Mehrwegschalters zusätzlich ein dazu passendes Profil, das heisst eine voreingestellte Konfiguration von Parametern, aktiviert. Werden beispielsweise die Wölbklappen auf Speedstellung gefahren, schaltet SkyNavigator V3 automatisch auf das Profil Gleiten um. Hier stehen die Angaben über Geschwindigkeit, Gleitzahl, Windkomponenten und Sinken im Vordergrund. Werden die Wölbklappen auf Thermikstellung abgesenkt, schaltet das Navigationssystem selbstständig auf die für das optimale Auffinden und Ausnutzen von Aufwinden geeigneten Parameter um, nämlich Vario, integriertes Vario über mehrere Sekunden, total energiekompensiertes Vario und Höhenangaben. Werden die Wölbklappen positiv gestellt und zudem das Fahrwerk ausgefahren, zeigt das System die Parameter des Profils Schleppen an, das vor allem präzise Höhenangaben liefert. Der Vorteil von Impuls 1 liegt nach diesem Erläuterungen auf der Hand. Der Pilot muss sich beim Fliegen nicht mehr um den Pocket-PC kümmern, das heisst an diesem keine Tasten mehr drücken, um die Software von einem Flugzustand in den andern umzuschalten. Er kann sich voll auf das Fliegen konzentrieren und wird in jedem Flugzustand vom Navigations-system mit den dafür spezifischen, von ihm zuvor ausgewählten Angaben bedient. Der Pocket-PC braucht demzufolge nicht mehr in Griffnähe am Fernsteuerungssender fixiert zu werden, sondern kann in der Hosentasche des Piloten ruhen.

• Impuls 2
Mit Impuls 2 kann bei einer PCM-Steuerung das Empfangssignal überwacht werden. SkyNavigator V3 erkennt, wenn der Empfänger auf Failsafe-Position geht, und gibt eine Warnmeldung an den Piloten ab. Bei Verwendung von ACT-Empfängern kann zudem die am Empfänger messbare Feldstärke auf dem Pocket-PC dargestellt werden, und es können Alarmwerte definiert werden, die den Piloten mittels Ton oder Sprachausgabe rechtzeitig auf ein sich anbahnendes Reichweiteproblem aufmerksam machen.

• Übertragungssicherheit
SkyNavigator V3 arbeitet mit einem neuen Übertragungsprotokoll. Damit sind die Übertragungssicherheit und die Reichweite des Systems noch einmal verbessert worden.

• Verbesserte Auswertung
Die neue Software von SkyNavigator V3 ermöglicht eine direkte Auswertung des Flugs unmittelbar nach der Landung. Der im Modell befindliche Logger kann mit dem Pocket-PC direkt ausgelesen werden, ohne Verwendung eines andern PCs. Damit sind die Zeiten vorbei, als man auch noch einen Laptop aufs Flugfeld schleppen musste, um die Trainingsflüge sofort auswerten zu können. Die Flüge können auch direkt auf dem Pocket-PC geloggt und nach der Landung sofort ausgewertet und betrachtet werden. Dabei werden auch alle nicht der Navigation dienenden Daten wie Bordspannungen und Impulse gespeichert. Dies kann bei der Suche nach der Ursache von Störungen oder Abstürzen äusserst nützlich sein. Der Logger kann nun auch einfach umprogrammiert oder gelöscht werden.

• Praktisch verzögerungsfreie Darstellung
Dank der schnelleren Satellitenmessung und der schnelleren Datenverarbeitung beträgt die Darstellungsverzögerung, die bisher bei knapp einer Sekunde lag, neu nur noch ca. 0,6 Sekunden. Der Pilot hat deshalb tatsächlich den Eindruck, er sitze selber in seinem Modell und konsultiere die dort vorhandenen Instrumente.

• Mehrsprachigkeit der Anzeige
Neu kann nun ein Sprachfile vom Internet heruntergeladen werden. Vorgesehen sind vorläufig die Sprachen Deutsch, Französisch, Englisch und Italienisch.

Wenden wir uns nun dem bisherigen und künftigen Wettbewerbsgeschehen zu. Zunächst kann festgestellt werden, dass die Szene kontinuierlich gewachsen ist. Es finden sich immer mehr Grossseglerpiloten, die von Wettflügen auf dem Dreieckskurs fasziniert sind. Dennoch sind die Teilnehmerzahlen nicht explodiert. Im letzten Jahr wurden fünf Wettbewerbe durchgeführt. Die Höchstbeteiligung lag bei 14 Piloten. Die Jahresauswertung Swiss GPS Cup 2006 führt 25 Piloten aus dem In- und Ausland auf, welche mindestens einen Wertungsflug absolviert haben. Es war somit nicht mehr das immer gleiche Dutzend Piloten aus der Pionierzeit am Start. Man kann also, was das Teilnehmerfeld anbelangt, bereits von einer Konsolidierungsphase sprechen. Diese Breitenentwicklung ist auch darauf zurückzuführen, dass mittlerweile rund 100 Navigationssysteme verkauft worden sind. Das letzte Jahr hat gezeigt, dass die Zeit, als die Piloten mangels Erfahrung noch mehr mit dem System als gegen die Konkurrenten kämpften, vorbei ist. Die meisten Anwender haben die Bedienung von SkyNavigator im Griff und können sich voll und ganz auf die Fliegerei konzentrieren. Das Feld an der Spitze ist enger geworden, auch hier also eine Konsolidierung. Die richtige Flugtaktik, welche ja den eigentlichen Reiz der Dreiecksfliegerei ausmacht, steht nun völlig im Vordergrund. Wer in den 30 Flugminuten, die pro Durchgang zur Verfügung stehen, in einigen unrentablen Kreisen in einem schwachen Schlauch herummorkst, läuft Gefahr, von seinen Konkurrenten überrundet zu werden. Die Stimmung an den Wettbewerben war hervorragend. Keine bösen Worte, gegenseitige Hilfsbereitschaft, aber dennoch knallharte Fights über mehrere Runden machten jeden dieser Anlässe zu einem einzigartigen Erlebnis. Noch immer ist man sich unschlüssig, welches Flugzeug denn nun für die Dreiecksflug-Wettbewerbe das ideale ist. Leichte Segler sind zwar bei schwachen Aufwindbedingungen im Vorteil, da sie enger kreisen und schneller steigen können. Sobald aber Wind ins Spiel kommt, der in der Starthöhe von 500 m über Grund deutlich stärker als am Boden sein kann, haben die leichten Flugzeuge ihre Probleme. Die schwereren Modelle gleiten förmlich an ihnen vorbei. Wenn kaum Aufwinde auszumachen sind und es demzufolge einzig darum geht, den Dreieckskurs möglichst optimal, das heisst so schnell und dennoch so oft wie möglich, abzugleiten, dürfte ein schwererer Segler bzw. ein aufballastierter leichter Segler im Vorteil sein. Sehr wichtig sind auch eine möglichst exakte Einhaltung des Idealkurses, was bei seitlichem Wind gar nicht so einfach ist, und insbesondere präzises Wenden. Zwei oder drei Sekunden zu spät zu wenden bedeutet bei den heute üblichen Gleitfluggeschwindigkeiten von 50–70 km/h bald einmal, hundert Meter unnütz in der Gegend herumgeflogen zu sein. Die eingesetzten Grosssegler weisen meistens den Massstab 1:3 auf. Einerseits bringt Spannweite Leistung, andererseits ist man bei schlechter Sicht froh um eine nicht allzu schlanke Silhouette.

Im laufenden Jahr wird eine neue Landwertung eingeführt. 300 Landepunkte werden vergeben, wenn der Segler in der vorgeschriebenen Richtung auf dem Landefeld aufsetzt, beim Landen kein Teil verliert und nicht über die Piste hinausrollt. Als weiteres Kriterium muss das Flugzeug auf dem ausgefahrenen Fahrwerk landen, sofern das Original auch eines aufweist. Wird eines dieser Kriterien nicht erfüllt, zählt die Landung nur noch 100 Punkte. Zufolge dieser Neuerung werden vor allem Piloten von schwereren Modellen ihre Einziehfahrwerke mit einer Bremse nachzurüsten haben.

Zusätzlich wurde die bisher ungenaue Beschreibung der Modelle, welche zum Wettbewerb zugelassen sind, präzise gefasst. So muss der vom Piloten oder Erbauer vorgegebene Massstab innerhalb von vorgegebenen Toleranzen für Rumpfhöhe, Rumpfbreite, Wurzeltiefe und Spannweite liegen. Im Übrigen bleibt das bisherige Reglement bis auf kleine Details unverändert.

Für 2008 ist ein zweitägiger Anlass geplant. Teilnehmen können nebst modernen Scale-Grossseglern auch Oldtimer, beide im Massstab von maximal 1:3, sowie die «offene Klasse», zu welcher insbesondere die immer häufiger auftauchenden Zweck-Grosssegler mit viel Fläche, wenig Flächenbelastung und schlanken Rümpfen gehören. Die drei Kategorien werden hintereinander fliegen. Fernziel ist eine offizielle Schweizer Meisterschaft.

SkyNavigator bereichert den Modellsegelflug. Schon im alltäglichen Betrieb ist sein Einsatz, hat man erst einmal die vielen gebotenen Möglichkeiten schätzen gelernt, eine grosse Hilfe. Ohne SkyNavigator gäbe es keine Dreiecksflugrennen, bei welchen Grosssegler und ihr Piloten ihre wahren Fähigkeiten in spannender Atmosphäre demonstrieren und sich gegenseitig messen können. SkyNavigator ermöglicht es, diese Wettflüge ohne aufwendige Infrastruktur durchzuführen, mit mehreren Flugzeugen gleichzeitig um den Dreieckskurs zu jagen und jedes einzelne präzise zu werten.

In einem früheren Fachbericht beschrieb ich die Möglichkeiten, welche der Einsatz von Satellitennavigation, verbunden mit einer klugen Software, bieten wird, als die vierte Dimension des Modellflugs. Die Ankündigung ist Wirklichkeit geworden.