Flugmodellbau
  Flugstabilisierung
 

Flugstabilisierung      

Zum Auftakt möchte ich kurz mitteilen, wie ich zu diesem Vortragsthema kam. Da ich bereits mit 16 Jahren, also jetzt bereits seit über 50 Jahre eigene Wettbewerbsflugmodelle der verschiedensten Arten, insbesondere jedoch der damaligen Klasse A2, jetzt F1A, konstruierte und mit diesen auch damals schon an Saarlandmeisterschaften, mit recht gutem Erfolg, teilnahm, war für mich das Thema Stabilisierung eigentlich kein Thema. Aus diesem Grunde hatte ich das Konstruieren und Bauen von kleinen Balsagleitern, nach vorgegebenen Kriterien wie Spannweite und Flugzeugart als Thema bei dem Modellflugjugendtreffen in Hirzenhain gestellt um ein Erlernen der Bauart zu vermeiden, wobei die jeweiligen Modelltypen und Abmessungen erst am Bauabend festgelegt wurden. Die Mannschaftsbetreuer, alles erfahrene Modellflieger, meuterten irgendwann über diese "Kinderspielerei". Unter dem Beifall der Jugendlichen stellte ich hierauf den Mannschaftsbetreuern die Aufgabe ebenfalls ein Modell, nämlich jeweils einen negativ gepfeilten Nurflügler zu bauen und diesen am folgenden Abend bei dem „Bunten Abend“ vorzuführen. Was von mir eigentlich nicht abzusehen war, konnte keiner der 12 Mannschaftsbetreuern ein solches Modell konstruieren, da die Punkte für eine Stabilisierung nicht beachtet wurden. Hierauf hat unser Sohn Andreas, der in der saarländischen Mannschaft mit dabei war, heimlich ein entsprechendes Modell gebaut, das den gestellten Kriterien entsprach. Bei dem Bunten Abend flog natürlich keines der Modelle der Betreuer und mir wurde lachend unterstellt, dass ich etwas verlangt hätte, was überhaupt nicht funktionieren könne. Hierauf habe ich aus dem Stegreif einen entsprechenden Vortrag über die Stabilisierung von Flugzeugen gehalten und zum Schuss gemeint, dass wenn alle Punkte beachtet würden auch ein negativ gepfeiltes, schwanzloses Modell zum Fliegen gebracht werden kann und zum Beweis hat Sohn Andreas das von ihm gebaute Modell, natürlich hervorragend fliegend, in den Raum geworfen, was dann bei den Jugendlichen zu Beifallsstürmen und bei den Betreuern zu höchstem Erstaunen führte und am nächsten Tag bauten alle Mannschaftsführer nochmals ihre Modelle, nach den von mir aufgestellten Punkten. Über die Kinderspielerei ist bei keinem nachfolgenden Modellflugjugendtreffen mehr ein Wort gefallen. Den damaligen Vortrag musste ich anschließend noch mehrfach, bei den verschiedensten Gelegenheiten, halten.

So weit die Vorrede.

Wie durch die Geschichte bekannt, konnte das Problem der Stabilisierung von Flugkörpern erst sehr spät gelöst werden, da diese sich ja bekanntlich im dreidimensionalen Raum bewegen. Dieses Problem konnte erst gegen Ende des 19. Jahrhunderts einer Lösung zugeführt werden, obwohl der Mensch bereits seit undenklichen Zeiten nach der Lösung gesucht hat.

Land-, wie auch Wasserfahrzeuge, von Unterseebooten einmal abgesehen, bewegen sich nur im zweidimensionalen Raum, das heißt, hier ist nur eine Steuerwirkung nach rechts und links möglich. Anders ausgedrückt, sind diese Land- und Wasserfahrzeuge nur über eine Achse, nämlich der Hochachse, steuerbar. Eine gewisse Stabilisierung muss jedoch auch über die anderen Achsen vorhanden sein, sonst würden diese Fahrzeuge umkippen, wobei diese Stabilisierungsmaßnahmen jedoch wesentlich einfacher zu bewerkstelligen sind als bei einem Flugkörper. Bei einem Flugkörper kommen noch 2 weitere Achsen hinzu über welche eine Stabilisierung, wie auch Steuerung, erforderlich ist. Jedoch muss auch hier gesagt werden, dass bei konsequenter Anwendung der jeweiligen Kriterien ein Flugkörper über alle 3 Achsen stabil fliegt.

Ich möchte hier nun nachfolgend ganz grob die erforderlichen Maßnahmen anreißen und erläutern. Genauer betrachtet sind die Maßnahmen zur Stabilisierung wesentlich detaillierter und eine Maßnahme ist von der anderen abhängig und wesentlich komplizierter als ich hier darstellen kann und auch möchte. Als Grundlage, zur Konstruktion von einfachen Flugmodellen, erscheint mir jedoch diese Ausführungen ausreichend. Spezialisten werden sich in jedem Fall genauer mit der Materie befassen müssen.

 


Bild 1: Die 3 Achsen des Flugzeuges.

Die einzelnen Achsen, deren Stabilisierungsmaßnahmen ich erläutern möchte sind: 1. Querachse, 2. Hochachse und 3. Längsachse. Wie hier zu sehen ist, gehen alle Achsen durch den Schwerpunkt des Flugzeuges. Der Schwerpunkt ist somit Dreh – und Angelpunkt aller Betrachtungen. Bevor ich nun auf die aerodynamischen Gegebenheiten zu sprechen komme möchte ich noch rein mechanische Betrachtungen einfließen lassen.

Bild 2: Der Auftriebsmittelpunkt (AMP) und der Gewichtsschwerpunkt (GSP) bei Schiffen.

 Hier muss ich nochmals beim Schiff anfangen. Wie hier auf dem Bild zu sehen ist, hat jedes Schiff einen Auftriebsmittelpunkt. Dieser Auftriebsschwerpunkt liegt im Schwerpunkt der vom Wasser umschlossenen Rumpffläche. Gleichzeitig hat jedes Schiff auch einen Gewichtsschwerpunkt. Dieser Gewichts-Schwerpunkt muss unterhalb des Auftriebsmittelpunktes liegen. Je größer der Abstand und somit der Hebelarm der beiden Punkte ist, desto stabiler liegt das Schiff im Wasser. Das Schiff ist statisch stabil. Sollten beide Punkt aufeinander liegen, so würde das Schiff bei der ersten Welle kentern, da dies ein instabiler Zustand ist. Das Schiff ist statisch indifferent. Bei der Lage des Gewichtsschwerpunktes über dem Auftriebsmittelpunkt würde das Schiff sofort umkippen. Das Schiff ist statisch labil. Aus diesem Grunde sind auch die schweren Antriebs-Maschinen immer an der untersten Stelle des Rumpfes angebracht um dern Gewichtsschwerpunkt möglichst weit nach unten zu verlagern. Bei einem Schiff, welches entladen wird, könnte es vorkommen, dass durch die dann geringere Eintauchtiefe der Gewichtsschwerpunkt, der dann nach oben wandert, während gleichzeitig der Auftriebsmittelpunkt nach unten wandert und so Gewichtsschwerpunkt über dem Auftriebsmittelpunkt zu liegen kommt. Um dies zu verhindern muss während des Entladens,  Ballastwasser in die ebenfalls unten liegenden Ballaqst-Tanks eingepumpt werden um eine solche Situation nicht aufkommen zu lassen

Diese Grundsätze gelten grundsätzlich auch für das Flugzeug. Insbesondere bei älteren Flugmodellkonstruktionen ist dieser Grundsatz eingehalten, hohe Rümpfe und Schulterdecker oder Hochdecker, was einen tiefliegenden Gewichtsschwerpunkt mit sich bringt, natürlich auch Richtungsstabilität. Mittels der V-Form ist jedoch eine Stabilisierung ebenfalls möglich, trotz statisch labilem Gleichgewichtszustand. Hierdurch ist auch klar, dass ein Tiefdecker mehr V-Form braucht als ein Schulterdecker und unter gewissen Umständen kann ein Hochdecker auch ganz auf eine V-Form verzichten. Bei stabil fliegenden Modellen sollte dieser Grundsatz weines statisch stabilen Gleichgewichtes eingehalten werden. Durch hochliegende Bauteile, wie das Seitenleitwerk oder ein T-Höhenleitwerk ist ebenfalls eine größere V-Form ertforderlich, da hierdurch der Gewichtsschwerpunkt angehoben wird.. Umgekehrt ist es aber so , dass ein stabil fliegendes Flugzeug schlecht zum Kunstflug zu bewegen ist. Aus diesem Grunde ist bei diesen Flugzeugen Gewichtsschwerpunkt und Auftriebsmittelpunkt dicht beisammen, aber in keinem Fall darf der Gewichtsschwerpunkt, wenn keine V-Form vorhanden ist, über dem Auftriebsmittelpunkt zu liegen kommen, da in diesem Falle die Modelle entweder nicht mehr oder nur sehr schwierig zu fliegen sind. Dies muss insbesondere bei Tiefdeckern mit T –Leitwerk beachtet werden, da bei diesen Modellen der genannte Fall leicht eintreten kann.
In letzterer Zeit werden kleine Styroporsegler mit einer Spannweite von etwa 1,0 m nachträglich mit aufgesetzten Motoren und Luftschrauben ausgestattet und dann wundern sich die Piloten, dass diese Modelle entweder überhaupt nicht, oder nur sehr schwierig zu fliegen sind. Durch diese Maßnahme kann der Gewichtsschwerpunkt weit über dem Auftriebsmittelpunkt zu liegen kommen, so dass das Modell nicht mehr flugfähig ist. Es kann aber auch vorkommen, dass es noch geradeaus fliegt und in einer Kurve über die kurvenäußere Seite nach unten abkippt. Dies kommt durch den hochliegenden Motor, der infolge der Kurven-Fliehkraft das Modell mach außen abkippen lässt. Hier entsteht auch ein weiteres Problem durch das Gegendrehmoment der Luftschraube, das ebenfalls destabilisierend wirkt.

Bild 3: Die 3 unterschiedlichen Stabilitäten eines Flugzeuges.

Auf diesem Schaubild sind die einzelnen Stabilitäten nochmals erläutert und es ist zu sehen, was passiert, wenn die Stabilität nicht vorhanden ist. Auf diesem Bild ist jetzt nur jeweils die Unstabilität einer Achse erläutert. Im Regelfall sind jedoch alle Achsen beteiligt, so dass sich die einzelnen Unstabilitäten dann noch überlagern und addieren, was zu einem nicht mehr steuerfähigen Flugzeug führt.  

Nun zu den einzelnen Achsen:



Bild 4: Flugmodell mit farbigen Achsen

1. Querachse:

Als erste Achse möchte ich die Querachse behandeln, die für die Längsstabilität des Flugmodelles ausschlaggebend ist. Diese Achse ist durch die gewollte Zuordnung von Tragfläche zu dem stabilisierenden Leitwerk festgelegt und hierdurch ist auch für den gewählten Modelltyp der Schwerpunkt festlegt und dieser muss dann für alle anderen Achsen übernommen werden. Die Querachse eines Flugzeuges wird bei einem Normalmodell durch das Höhenleitwerk stabilisiert und durch das Höhenruder gesteuert.



Bild 5: Stabilität um die Querachse.

In der Physik werden 3 Grundarten der Stabilität unterschieden, die hier aufgelistet sind. Es wird unterschieden in statisch stabil, statisch indifferent und statisch labil. Was passiert, wenn die einzelnen Stabilitätsgrundlagen jeweils zum Tragen kommen ist hier zu sehen. Statisch stabil ist die Kugel in einer runden Schale, die immer wieder zum Mittelpunkt, dem tiefsten Punkt zurückkehrt egal wo sie in der Schale hingelegt wird. Vergleichsweise wird ein Flugzeug, das statisch stabil ist immer in die Gleitfluglage zurückkehren. Statisch indifferent ist die Kugel auf einer ebenen Fläche, sie bleibt irgendwo liegen. Ein Flugzeug ist statisch indifferent, wenn es nicht selbständig in die Normalfluglage zurückkehrt sondern gesteuert werden muss, wie dies bei Kunstflugmodellen der Fall ist. Statisch labil ist eine Kugel auf einer gewölbten Fläche. Hier ist nur ein Punkt vorh., wo die Kugel liegen bleibt, das ist der obere Punkt, aber der geringste Anstoß von außen genügt um die Kugel aus dieser Gleichgewichtslage heraus zu bekommen und sie kommt in diese Lage nicht mehr selbstständig zurück. Dies gilt für ein Flugzeug entsprechend aber ein solches Modell ist nicht steuerbar, da die Störung immer stärker wird. Was hier für die Querachse gesagt wurde gilt natürlich für alle  weiteren Achsen genau so. Wir müssen im Freiflugbereich, sowie für Anfänger und Senioren, wie mich, ein Modell bauen, das statisch stabil ist, das sich also von selbst bei einer Störung wieder stabilisiert. Ein Kunstflugmodell dagegen darf sich nicht selbst stabilisieren somit fliegt dies, wie bereits gesagt, im indifferenten Bereich. Ein Freiflugmodell das im statisch labilen Bereich fliegt kommt bei einer Störung nicht mehr aus dem Pumpen heraus sondern im Gegenteil die Pumpbewegungen werden immer größer. Ein solches Modell ist auch im RC - Bereich nicht zu steuern. So und nun wie bewerkstelligen wir das.

Das Problem liegt darin, dass bei einem normalen Flugmodell der Auftriebsmittelpunkt der Tragfläche nicht mit dem Schwerpunkt zusammenfällt. In diesem Fall, was auch der Regelfall ist, liegt der Auftriebsmittelpunkt vor dem Schwerpunkt der Tragfläche. Dies ist sehr gut zu beobachten, wenn man eine Tragfläche in die Luft schiebt. Hier wird die Nase der Tragfläche sofort nach oben gehen und in der gleichen Drehrichtung wird die Tragfläche zu Boden wirbeln. Man spricht in diesem Fall von einem positiven Drehmoment. Wie auf diesem Schaubild erläutert wird.


Bild 6: Kräftegleichgewicht am Flugmodell. 

Bei diesem Bild ist, zur besseren Darstellung, ein sehr stark nach rückwärts geschobener Schwerpunkt gewählt, wie es bei großen, tragenden Höhernleitwerken der Fall ist.

Durch das Höhenleitwerk wird das Drehmoment der Tragfläche ausgeglichen. Wie bereits angerissen, kann das Drehmoment, je nach Anstellung der Tragfläche sowie dem gewähltem Profil, positiv oder auch negativ sein. Bei einem Sonderfall kann das Moment auch 0 sein.

Es kann gesagt werden, dass das Moment aus Tragflächenauftrieb multipliziert mit dem Abstand bis Schwerpunkt das gleiche Moment ergeben muss, wie der Auftrieb des Höhenleitwerkes multipliziert mit dem Abstand vom Schwerpunkt, beide jedoch in entgegengesetzter Richtung wirkend.

Bei dem Kleinen UHU nun ganz grob gerechnet: Das Fluggewicht des kleinen UHU beträgt 310 Gramm. Dieses Fluggewicht karnn nicht gleichzeitig der Auftrieb sein, da bei Segelflugmodellen der Auftrieb immer kleiner sein muss um eine schräg geneigte Bahn zu erhalten, welche den notwendigen Vortrieb erzeugt. Im Grundprinzip kann gesagt werden dass je flacher die Gleitbahn ist, desto besser fliegt das Modell. Nun ein sehr vereinfachtes Gedankenmodell zur Größe des Auftriebs: Wenn der Auftrieb des Modelles 0 wäre würde dieses wie ein Stein senkrecht zu Boden fallen. Wenn der Auftrieb des Modell genau dem Gewicht entsprechen würde, was natürlich nie sein kann, so würde die Flugbahn genau waagerecht sein und das Modell würde unendlich lange fliegen. Wenn somit der Auftrieb genau die Hälfte des Fluggewichtes wäre, würden wir in der Mitte der beiden Extreme liegen und die Flugbahn hätte ein Neigung von 1 : 1. Addieren wir die beiden Schenkelgrößen zusammen und dividieren wir diese mit dem Fluggewicht kommen wir genau auf diesen Wert von ½ . Somit ist die Flugbahn ein Maßstab des Auftriebes. Bei dem Kleinen UHU ist der Gleitwinkel etwa 1: 15, er fliegt also aus 1 m Höhe 15 m weit. Wenn wir nun das Fluggewicht durch diesen Wert von 15 + 1 = 16 dividieren erhalten wir einen fehlenden Auftrieb von 19,5 , also 20 Gramm. Dies ist wie gesagt nur ein sehr grobe Ermittlung um greifbare Zahlern zu erhalten. Somit muss also der Modellauftrieb 290 Gramm betragen. Dieser teilt sich in den Auftrieb der Tragfläche und den Auftrieb des Leitwerkes auf. Den Leitwerksauftrieb möchte ich, um irgend eine Zahl zum Rechnen zu erhalten, auf 15 Gramm schätzen.

Somit muss die Tragfläche noch 275 Gramm Auftriebsanteil aufbringen. Der Auftriebsmittelpunkt wird für die Berechnung in 1/3 der Flächentiefe angenommen, so ist dies ein Abstand von 2,5 cm vom Auftriebsmittelpunkt zum Schwerpunkt. Es entsteht also ein positives Moment von 275 x 2,5 = 687 Gramm x cm. Dieses Moment muss durch das Höhenleitwerk kompensiert werden. Der Abstand von Schwerpunkt bis Auftriebsmittelpunkt Höhenleitwerk beträgt 54,0 cm. Wenn ich nun ein Kräftegleichgewicht herstellen muss, so muss das Moment der Tragfläche dem Moment des Höhenleitwerkes entsprechen und beide müssen gegeneinander gerichtet sein. Dividiere ich das Moment durch den Abstand zum Auftriebsmittelpunkt Höhenleitwerk dann erhalte ich 687 / 54 = 13 Gramm. Somit muss das Höhenleitwerk einen Auftrieb von 13 Gramm erzeugen damit das Modell stabil fliegt. Der Unterschied von der Annahme von 15 Gramm und dem Ergebnis von 13 Gramm kann man bei diesen groben Annahmen vernachlässigen. Es geht hier mal nur um Annahmen damit man sich Auftriebsgrößen grob vorstellen kann.

Man kann also sagen, wenn das Modell gut fliegt ist der Auftrieb nur etwas geringer, als das Fluggewicht und wenn es schlecht flieg, ist der Auftrieb natürlich wesentlich geringer, als das Modellgewicht. Bei Motormodellen wird durch den Propeller ein Vortrieb erzeugt, so dass die Umströmung um das Profil größer wird und ein höherer Auftrieb erzeugt wird als das Gewicht des Flugmodells ist. Aus diesem Grunde steigt das Modell.

Aus dieser Rechnung geht auch hervor, dass je kleiner das Höhenleitwerk ist, desto größer muss der Hebelarm, d.h. der Leitwerksabstand sein.

Ich kann jedoch noch einen anderen Weg gehen, nämlich den Auftrieb des Höhenleitwerkes durch eine andere Profilwahl zu erhöhen. Hierdurch kann der Abstand oder die Fläche verringert werden um das gleiche Moment zu erhalten. Dies geht jedoch nur bis zu einem gewissen Punkt auf den ich später noch zu sprechen komme.

Es besteht natürlich auch die Möglichkeit durch ein Flügelprofil mit geringem S –Schlag das Moment etwas zu verringern da der Auftriebsmittelpunkt nach hinten wandert, wodurch ebenfalls ein kleineres Leitwerk oder ein kürzerer Leitwerks - Hebelarm notwendig ist, wie dies öfters bei Scale-Modellen erforderlich ist.

Eine andere Möglichkeit des Momentenausgleiches besteht durch Auftriebserhöhung oder Auftriebsverringerung der Tragfläche durch Änderung der EWD - Einstellung. Wobei die angesprochene Auftriebserhöhung oder Auftriebsverringerung nur den spezifischen Profilauftrieb nach dem Polardiagramm betrifft. Der Gesamtauftrieb muss jeweils der gleiche sein, denn im Falle des Kleinen UHU mit 310 Gramm Fluggewicht muss dieses Gewicht in der Luft gehalten werden, so dass der Gesamtauftrieb immer in etwa gleich ist. Bei höherem spezifischem Auftrieb ist die Fluggeschwindigkeit geringer und bei geringerem spezifischem Auftrieb ist die Fluggeschwindigkeit höher.

Wenn das Modell pumpt, kann die EWD verringert werden, hierdurch wird natürlich auch der Anstellwinkel geringer.



Bild 7: Auftrieb Widerstand und Auftriebsmittelpunkt bei versch. Anstellwinkeln.

Bei diesem Schaubild ist die Abhängigkeit von Anstellwinkel und Lage des Auftriebsmittelpunktes sowie Größe des Auftriebes sehr gut zu erkennen.

 


Bild 8: Druckverteilung bei verschiedenen Anstellwinkeln

An diesem Schaubild ist sehr gut dargestellt wie sich der Auftrieb jeweils verteilt und dass durch unterschiedliche Auftriebsverteilung der Auftriebsmittelpunkt nach hinten wandert, bei 20 Grad Anstellwinkel ist vorne der Auftrieb sehr groß, der Mittelpunkt liegt also weit vorne und bei geringerem Anstellwinkel wandert der Mittelpunkt weiter nach hinten. Zusätzlich wird der Auftrieb geringer, und das entstehende Moment wird somit kleiner, so dass das Moment des Höhenleitwerkes ebenfalls nicht mehr so groß zu sein braucht. Die EWD - Verringerung muss genau so gewählt werden , bis die beiden Momente wieder ausgeglichen sind. Unterschneidet das Modell, wird durch Erhöhung der EWD der Auftrieb größer und auch der Abstand des Auftriebsmittelpunktes zum Schwerpunkt, bis wieder ein Momentenausgleich erreicht ist.

Eine weitere Möglichkeit des Momentenausgleiches besteht darin, den Schwerpunkt zu verschieben und zwar so weit, bis das vordere Moment dem hinteren Moment entspricht. In der Praxis sieht das so aus, dass bei einem Modell welches pumpt das Höhenleitwerksmoment zu gering ist und somit das Drehmoment des Flächenauftriebs das Modell nach oben zieht. Abhilfe wird erreicht indem bei dem Modell in der Rumpfspitze Ballast zugegeben wird. Hierdurch wird der Schwerpunkt nach vorne geschoben, wodurch das Fläch7enmoment, durch die geringe Entfernung, wesentlich geringer und das Höhenleitwerksmoment etwas größer wird. Blei muss solange zugegeben werden, bis der Schwerpunkt genau an der Stelle liegt, bei dem der Momentenausgleich gegeben ist. Der umgekehrte Weg wird gegangen, wenn das Modell unterschneidet. Hier muss solange Ballast weggenommen werden, bis der Schwerpunkt so weit hinten liegt, dass ebenfalls die Momente wieder ausgeglichen sind.

Gemäß der Tatsache des Momentenausgleiches ist jedoch auch klar, dass wenn ein Kriterium am fertig eingeflogenen Modell geändert wird, um andere Flugeigenschaften zu erhalten, sich das andere Kriterium zwangsläufig mit ändern muss. Dies bedeutet, wenn ein bereits längsstabil fliegendes Modell anders eingestellt werden und z.B. die EWD geändert werden soll, so muss zwangsläufig auch der Schwerpunkt entsprechend geändert werden, bis die Momente wiederum ausgeglichen sind. Bei einem Flugmodellen gibt es nur einen Punkt der optimalen Flugleistung und genau diesen Punkt herauszufinden ist das Problem.

Es kann jedoch auch gefolgert werden, dass durch Erhöhung des Momentes am Höhenleitwerk durch ein tragendes Profil oder Vergrößerung der Leitwerksfläche der Schwerpunkt sehr weit nach hinten geschoben werden kann, wodurch die Ballastzugabe und somit das Fluggewicht, geringer wird. Im Falle der Erhöhung des Auftriebes durch ein stärker tragendes Profil ist jedoch Vorsicht geboten, auf das ich, wie bereits gesagt, noch zu sprechen komme. Eine weitere Möglichkeit der Verringerung des Drehmomentes des Flügels ist die Verwendung eines S – Schlag Profiles. Hierdurch wandert der Auftriebsmittelpunkt nach hinten, so dass der Hebelarm geringer ist. Diese Möglichkeit muss oft bei Scale – Modellen angewendet werden, da dort in der Regel die Höhenleitwerke zu klein sind.

Wenn wir diese, angeführte Vergrößerung der Leitwerksfläche weiter durchdenken, kommen wir dann zu anderen Flugzeugarten. Ausgehend vom Normalflugmodell mit extrem kleinem Leitwerksmoment und weit vorne liegendem Schwerpunkt über ein Modell mit größerem Leitwerksmoment und weiter zurückliegendem Schwerpunkt. Dann kann das Leitwerksmoment durch Vergrößerung der Leitwerksfläche immer weiter erhöht werden, wobei der Schwerpunkt immer weiter nach hinten rückt. Wenn Leitwerksfläche und Tragfläche dann gleich groß sind spricht man von einem Tandemmodell. Bei weiterer Vergrößerung der hinteren Fläche kommt ein Entenmodell heraus, bei dem man hinten von der Tragfläche und vorne von dem Kopfflügel spricht. Bei weiterer Verkleinerung des Kopfflügels wird dieser nicht mehr vorhanden sein und es entsteht ein Schwanzloses Modell.

Auch bei schwanzlosen Modellen gelten die gleichen Gesetze. So werden bei den sogenannten Brettern solche Profile gewählt, die das entstehende Moment durch einen S-Schlag wieder aufheben, bzw. in den positiven Bereich verlagern, wie dies bei den fliegenden Brettern ist. Bei anderen schwanzlosen Modellen oder Nurflüglern werden solche Profile eingesetzt, dass der Auftriebsmittelpunkt hinter dem Schwerpunkt liegt. Hierdurch entsteht ein negatives Moment. Dieses negative Moment muss durch ein positives Moment wieder ausgeglichen werden. Bei schwanzlosen Modellen mit positiv gepfeilten Flächen entsteht an den hinteren Flächenenden ebenfalls ein Hebelarm als Höhenleitwerk, wobei die nach oben gerichtete Leitwerksfläche dieses Moment ergibt.  Diese Fläche kann mit größer werdender Pfeilung kleiner gewählt werden, da durch den dann größeren Hebelarm das gleiche Moment zu erhalten ist.

Im Grunde genommen ist es von der Längsstabilität gleich, ob ich das stabilisierende Leitwerk in diesem Falle an den Pfeilflügelenden oder an einem gesonderten Leitwerksträger anbringe. Ich möchte hierbei nur in Gedanken den Übergang zum Normalmodell herausstellen und den bereits begonnenen Gedanken der Verschiebung des Schwerpunktes und der daraus resultierenden anderen Flugzeugarten weiter ergänzen.

 

Man kann in Bezug auf die Schwerpunktverschiebung von einem System sprechen, das ein kompletter Kreis ist. Dieser geht vom Brett - Schwanzloses Modell aus, geht über den positiv gepfeilten Nurflügler und das Normalmodell zum Tandem und Entenmodell dann über einen negativ gepfeilten Nurflügler wieder zum Brett zurückkehrt.

Wo in diesem Kreis das Optimum der Flugleistung liegt, kann derzeit noch nicht gesagt werden.



Bild 9: Graphische Ermittlung der ungefähren Schwerpunktlage.

Eine sehr grobe Möglichkeit den Schwerpunkt zu erhalten bietet eine grafische, maßstabsgerechte Zeichnung der Draufsicht, die jedoch lediglich eine Strichskizze ist. Dies gilt jedoch nur ungefähr und nur dann, wenn nur gering unterschiedliche Profile für Fläche und Leitwerk verwendet werden. Die Längsachse ist die Rumpflänge. Die Ansatzpunkte der Flächengrößen ist der 1/4-Punkt der jeweiligen Flächentiefen von Leitwerk und Tragfläche. Die Flächeninhalte werden umgekehrt als Längen eingetragen, der Inhalt der Höhenleitwerksfläche an der Tragfläche und der Tragflächeninhalt am Höhenleitwerk, jeweils entgegengesetzt der Längsachse. Die diagonale Verbindungslinie der Längen ergibt einen Schnittpunkt mit der Längsachse. Der gefundene Punkt ist das aerodynamische Zentrum des Modelles oder der Neutralpunkt. Der Schwerpunkt liegt immer vor dem Neutralpunkt. Zur Berechnung der Lage des Neutralpunktes besteht eine sehr einfache Methode von Klaus Peter Beuermann, die ebenfalls den Wert nur grob angibt. Nach Beuermann soll der Schwerpunkt 5 bis10% der Flächentiefe vor dem ermittelten Neutralpunkt liegen. Ich hatte hierbei auch schon Differenzen feststellen können, die 2o% der Flächentiefe daneben lagen, sowohl nach hinten als auch nach vorne, was an den verwendeten Profilen lag und somit ist diese Methode auch nur sehr grob. Der Schwerpunkt muss dann durch Feintrimmung entsprechend einjustiert werden. Diese Möglichkeit kann bei allen Modellarten angewendet werden und gibt aber für kleinere Modelle eine ausreichende Genauigkeit.

Bei dieser Skizze ist klar zu ersehen, dass bei größer werdendem Höhenleitwerk der Schwerpunkt nach hinten wandert. Wird das Höhenleitwerk so groß wie die Tragfläche, was ein Tandemmodell ergibt, so liegt dann der Schwerpunkt kurz vor der Mitte der dann gleichen Flächen. Wird die hintere Fläche größer als die vordere, so wird das Ganze eine Ente und der Schwerpunkt wandert wiederum weiter nach hinten. Je kleiner die Kopffläche desto weiter rutscht der Schwerpunkt zurück.

 

So weit die Möglichkeit des Momentenausgleiches um die Querachse. Eine weitere Grundvoraussetzung für einen längsstabilen Flug ist, dass die vorausfliegende Fläche den größeren spezifischen Auftrieb liefert muss, das heißt, der Profil - Auftriebsbeiwert der vorausfliegenden Fläche muss von beiden Flächen der Größere sein. Ist das Gegenteil der Fall, wird es vorkommen, dass bei Auftreten einer Störung, sei es durch eine Bö oder beim Durchfliegen eines Thermikfeldes die hintere Fläche stärker als normal angeströmt wird, wodurch der Auftrieb der hinteren Fläche größer wird. Hierdurch wird diese angehoben, so dass eine nach unten geneigte Flugbahn eintritt, bei der die Anströmung, durch Erhöhung der Geschwindigkeit, noch vergrößert, der Auftrieb somit noch weiter erhöht und dadurch die Flugbahn noch steiler wird. Hat hiergegen die vordere Fläche den höheren spezifischen Auftrieb entsteht an der vorderen Fläche eine größerer Auftrieb als bei der hinteren Fläche, wodurch das Modell zu pumpen anfängt und sich nach Beendigung der Störung wieder von selbst stabilisiert. Dies kann an jedem Freiflug-Segelflugmodell beobachtet werden, wenn es ein Thermikfeld durchfliegt. Bei RC-Modellen kann der Fehler über die Steuerung ausgeglichen werden, aber es ist kein sauberes Fliegen mehr gegeben, da nach jeder Störung korrigiert werden muss. Es gibt natürlich auch Freiflieger welche bewusst dieses Grundgesetz ignorieren, da hierdurch der Schwerpunkt wesentlich weiter nach hinten zu liegen kommt. Hierdurch wird ein wesentliches an Ballastgewicht gespart und das Modell wird leichter und das Trägheitsmoment wird ebenfalls geringer, so dass das Modell leichter in die Thermik einkurvt. Aber das Risiko eine Absturzes ist immer gegenwärtig. Leistungsflieger müssen jedoch dieses Risiko eingehen um in vorderer Reihe mitspielen zu können.
Je größer die Differenz der Auftriebsbeiwerte der beiden Flächen ist, d.h. je geringer der spezifische Auftrieb des Leitwerksprofiles, desto schneller stabilisiert das Modell nach jeder Störung. Da das Leitwerksprofil einen geringeren spezifischen Auftrieb haben muss als die Tragfläche ist auch zu erklären, dass Freiflieger mit extrem kleinen Leitwerken fliegen um die zur Verfügung stehende Gesamtfläche von 18 bzw. 36 dm² in möglichst viel Auftrieb umzuwandeln. Hieraus ist auch klar, dass bei Flugmodellen, wie Tandem oder Entenmodellen die Gesamtleistung nicht so hoch sein kann, da in diesem Fall die hintere Fläche einen geringen spezifischen Auftrieb haben muss oder die vordere Fläche einen so großen Auftrieb, dass der dabei entstehende Widerstand entsprechend groß wird.

Wenn man von einer anderen Seite das Problem angeht ist aber auch klar, dass je kleiner der spezifische Auftrieb des Höhenleitwerkes, bei gleicher Fläche, desto geringer muss natürlich der Abstand Auftriebsmittelpunkt vorderer Fläche bis Schwerpunkt sein, d.h. bei einem symmetrischen Leitwerks - Profil muss der Abstand wesentlich geringer sein wie bei einem Profil mit gewölbter Mittellinie. Das heißt durch die Verringerung des Abstandes wird automatisch das Drehmoment geringer. Je geringer nun die Entfernung Auftriebsmittelpunkt - Schwerpunkt ist, desto schneller wird das Modell, wie bereits gesagt, wieder nach einer Störung stabilisiert, da der Hebelarm, bei gleicher Kraft geringer ist, was eine wesentliche Verringerung des Trägheitsmomentes mit sich bringt. In den 80ger Jahren wurden im Freiflug sogar Modelle eingesetzt, bei denen im Höhenleitwerk ein umgekehrtes Hohlprofil verwendet wurde. Da bei dieser Maßnahme jedoch der Schwerpunkt stark nach vorne rutscht, ist entweder ein entsprechend großer Ballast oder ein extremer Leichtbau im hinteren Bereich des Modelles erforderlich. Eine Vergrößerung des Hebelarmes Schwerpunkt – Ballast, also Verlängerung des Rumpfkopfes, um entsprechendes Gewicht einzusparen führt zu einem unangemessen hohem Trägheitsmoment, was den Kurvenflug erschwert und bei optisch schöner Rumpfnase ein entsprechend größeres Seitenleitwerk bedingt, was unter "Hochachse" behandelt wird.

Das hier gesagte, gilt natürlich auch bei Mehrdeckern mit gestaffelten Tragflächen. Auch hier müssen die Tragflächen jeweils andere Profile aufweisen und die spezifischen Auftriebe der Profile müssen nach hinten jeweils geringer werden. Nur so ist ein sauberes Fliegen möglich.

Auch bei Schwanzloses Modellmodellen gilt dieser Leitsatz, so werden bei positiv gepfeilten Flächen die jeweiligen Flügelenden und bei negativ gepfeilten Nurflüglern die Flächenmitte zur Stabilisierung herangezogen und somit mit dem geringeren Auftrieb bzw. sogar Abtrieb konstruiert werden müssen.


Bild 10: Polardiagramm

Wie bereits gesagt, stabilisiert das Höhenleitwerk die Tragfläche um die Querachse, d.h. aber auch, dass das Höhenleitwerk die jeweilige Anstellung der Tragfläche zur Anströmung der Luft festlegt. Wie aus dem Polardiagramm ersichtlich, müssen die Anstellwinkel des Tragflächenprofiles nicht immer positiv sein um Auftrieb zu erzeugen. Bei langsam fliegenden Modellen reicht aber dieser Auftrieb in keinem Fall. Bei sehr schnellen Modellen kann der Fall eintreten, dass ein Profil mit einer gewölbten Mittellinie negativ angeströmt werden kann, wobei jedoch hier über dem Nullauftriebswinkel, gemäß dem Polardiagramm, geblieben werden muss. Aus dem Polardiagramm ist auch ersichtlich, dass es nur einen jeweils besten Punkt des Fliegens gibt. Wobei aber der Punkt des besten Gleitens nicht mit dem Punkt des geringsten Sinkens übereinstimmt. Hier möchte ich jedoch auf die Profile nicht näher eingehen sondern verweise auf meinen entsprechenden Vortrag über Profile. Die Kunst des Einfliegens ist es diesen jeweiligen Punkt möglichst genau zu treffen. Variationsmöglichkeiten gibt es ja, wie aus meinen Ausführungen zu entnehmen ist, genug um an den Punkt heran zu kommen. Bei Balsagleitern kann man davon ausgehen, dass diese bei einer Einstellwinkeldifferenz von 2 bis 4 Grad die besten Flugleistungen zeigen.



Bild 11: Einstellwinkeldifferenz.

Die Anstellung der Tragfläche ergibt sich in Bezug zu der Anstellung des Höhenleitwerkes, wobei hier die jeweilige Einstellwinkeldifferenz gemessen werden kann, die ganz grob gesagt in etwa der Anstellung des Profils zur Strömung entspricht, aber nur grob gesagt, tatsächlich sind noch andere Faktoren maßgebend, aber für unsere Arbeit ist diese Festlegung ausreichend. Wie hier auf dem Schaubild ersichtlich haben alle Einstellungen die gleiche Einstellwinkeldifferenz. Bei diesen Möglichkeiten ist jedoch die Lage des Rumpfes zur Luftströmung unterschiedlich. Im Freiflug habe ich immer die letztere Variante bevorzugt. Hierdurch lag der Rumpf etwa 2 Grad zur Luftströmung, was noch einen gewissen Auftrieb erzeugen soll, wobei ich anmerken möchte, dass Luftschiffe im Regelfall ebenfalls nicht waagerecht in der Luft liegen sondern 3 Grad geneigt fliegen, was laut Windkanaluntersuchungen einen relativ hohen Auftrieb erzeugt. Bei Kunstflugmodell hat der Rumpf, im Messerflug, ebenfalls einen hohen Anstellwinkel, da dieser dann den gesamten Auftrieb des Modelles übernehmen muss. Schnelle Flugmodelle werden jedoch nach der Variante 1 erbaut, da hierbei der Widerstand am geringsten ist. Der Rumpf sollte jedoch in keinem Fall negativ eingestellt sein, da dies kein schöner Anblick ist und auch einen höheren Luftwiderstand sowie Abtrieb erzeugt. Wenn nun ein Modell leichter gebaut wird, benötigt es auch einen geringeren Auftrieb, also kann die EWD etwas geringer sein, bei schwereren Modellen ist es umgekehrt. Gleichzeitig wird auch bei geringerer EWD der Widerstand geringer, so dass das Modell etwas schneller fliegt. Bei vergrößerter EWD fliegt das Modell langsamer. Hier ist jedoch darauf zu achten, dass die kritische Re-Zahl, des Profils, nicht unterschritten wird.

Bild 12: Modell mit Einstellwinkeldifferenzwaage

Hier habe ich noch eine Einstellwinkeldifferenzwaage, welche das Nachmessen der Einstellungen ermöglicht.

Wie aus den gemachten Ausführungen über die Längsstabilität zu ersehen ist, kann hier sehr stark mit Flächengrößen, Profilen, Schwerpunktlagen, Flächenabständen und Flugzeugtypen variiert werden, wobei alle gewählten Größen im richtigen Verhältnis zueinander eingesetzt, zu einem stabil fliegenden Modell führen wird.

 

2.   Hochachse:

Als nächste Achse möchte ich die Hochachse behandeln. Die Stabilisierung erfolgt durch das Seitenleitwerk und die Steuerung durch das Seitenruder. Wie alle Achsen geht auch die Hochachse durch den Schwerpunkt des Modelles, d.h. alle Drehbewegungen erfolgen durch den Schwerpunkt. Um eine genügende Stabilisierung zu erzielen, muss das Modell eine gewisse Windfahnenwirkung haben.



Bild 13: Rechnerische Ermittlung der Windfahnenwirkung des Rumpfes.

Somit muss das Flächenmoment der Fläche hinter dem Schwerpunkt größer sein als das Flächenmoment der Fläche vor dem Schwerpunkt. Hierbei sollte das Flächenmoment hinter dem Schwerpunkt mindestend dem 1,5-fachen Wert des Momentes vor dem Schwerpunkt entsprechen. Mathematisch ausgedrückt lautet dies wie auf dem Schaubild ausgedrückt.



Bild 14: Seitenfläche des Kleinen UHU in Sperrholz

Einfacher geht es natürlich auch mit einer Schablone. Hierbei ist die Seitenansicht des Rumpfes in dem Fall ist es der Kleine UHU, einschließlich des Seitenleitwerkes und Ruders, die auch maßstäblich verkleinert sein kann, aus einem Material wie Sperrholz, Pappe o.ä. auszuschneiden und dann auszuwiegen. Hierbei sollte der Schwerpunkt der Seitenansicht mindestens um die Flächentiefe hinter dem Modellschwerpunkt liegen. Bei Doppelleitwerken kann das 2. Leitwerk einfach auf der Schablone in der richtigen Lage befestigt werden, so dass das Gewicht ebenfalls vorhanden ist. Das 2.Leitwerk muss natürlich aus dem gleichen Material hergestellt werden.

Bei Nichtbeachtung dieses Grundsatzes wird das Modell beim Flug, durch die Luftströmung, sofort aus der Flugbahn gelenkt, wobei die Strömung am Flügel abreißt und das Modell torkelnd zu Boden fällt.

Der Einfluss der Pfeilung der Tragflächen:

Bild 15: Modell ohne Pfeilung

Bei einem Flugzeug ohne Pfeilung entsteht, auch beim schrägen Anblasen, kein Drehmoment. Wie aus der Skizze ersichtlich, sind in der Vorderansicht beide Flächen gleich groß und haben somit auch gleichen Widerstand. Mit einem solchen Flugzeug ist ein Slip, zum Höhenabbau, problemlos möglich. Bei gepfeilten Flächen kann es bei der schräg angeströmten Seite, beim Slip, zum Strömungsabriss kommen.


Bild 16: Modell mit positiver Pfeilung 

Bei positiv gepfeilten Tragflächen hat die vorauseilende Tragfläche, in der Projektion, eine größere Länge als die nacheilende Fläche, die Länge x ist auf dem Bild kleiner als die Länge y und somit ist auch der Front- Widerstand der Fläche y größer. Hierdurch wird das Flugzeug in Flugrichtung gedreht.Die Richtungsstabilität kann somit durch positive Pfeilung der Tragflächen erhöht werden, wobei das Seitenleitwerk dann, entsprechend kleiner gewählt werden kann.  Bei entsprechend fehlendem Rumpfvorderteil kann theoretisch auch vollständig auf ein Seitenruder verzichtet werden und an einem Leitwerksträger lediglich ein Höhenleitwerk angebracht werden. Diese Modelle verfügen dann jedoch nur über eine sehr geringe Richtungsstabilität und werden durch jede Windböe vom Kurs abgebracht und sind natürlich um die Hochachse nur über das Querruder steuerbar. Ferner rutschen sie beim Kurvenflug ab, was dann ein Gegensteuern erforderlich macht. Bei Nurflügelmodellen kann ab einer gewissen positiven Pfeilung auf ein Seitenleitwerk ganz verzichtet werden.



Bild 17: Modell mit negativer Pfeilung

Bei Flugzeugen mit negativer Pfeilung ist genau das Gegenteil des vorher beschriebenen der Fall. Wie auf der Skizze zu sehen ist, hat die vorauseilende Fläche y, in der Projektion, ein kleiner Länge als die nacheilende Fläche x. Somit hat die nacheilende Fläche auch einen größeren Widerstand und  hierdurch wird das Flugzeug aus der Flugrichtung gedreht. Dies erhöht sich durch eine stärkere Pfeilung. Das Gegenmoment hierzu muss alleine vom Seitenleitwerk aufgebracht werden, das somit entsprechend größer ausgebildet werden muss. Auch die beiden Flächenenden liegen vor dem Schwerpunkt und wirken auf die Hochachse destabilisierend. Diese Umstände werden bei der mathematischen Berechnung der Seitenleitwerksgröße nicht berücksichtigt. In die Berechnung gehen nur statistische Werte von Normalflugzeugen ohne, oder nur mit geringer positiver Pfeilung ein.
Bei negativ gepfeilten Normalmodellen ist jedoch auch zu beachten, dass infolge der Lage der  schweren Holmbrücke hinter derm Schwerpunkt ein entsprechend größerer Ballast erforderlich ist. Bei positiv gepfelten Flächen liegt die Holmbrücke vor dem Schwerpunkt und es ist ein entsprechend geringerer Ballast erforderlich.

Diese Punkte müssen der bei der Hochachse beacht werden. Leider werden diese insbesondere bei Entenflugmodellen nicht beachtet, was dann zu einer entsprechenden Unstabilität des Fluges führt, der selbst bei RC-Modellen sich nur schlecht, wenn überhaupt, durch Gegensteuern neutralisieren lässt.

In den 20 ger und 30 ger Jahren wurden Modelle mit extrem großen und hohen Rumpfseitenflächen gebaut um eine sehr große Richtungsstabilität zu erhalten, da zu dieser Zeit ausschließlich die gerade, zurückgelegte Flugstrecke, in der Luftlinie, gewertet wurde. Bei Kunstflugmodellen, die auch Messerflug beherrschen müssen, ist natürlich ebenfalls eine große Seitenfläche erforderlich. Die hierdurch erzielte hohe Richtungsstabilität muss natürlich mit größerer Ruderwirkung übersteuert werden, was wiederum zu Widerstand und somit Leistungsverlust führt

 

3. Längsachse:

Die 3. und letzte Achse am Flugmodell ist die Längsachse. Diese wird durch die V-Form stabilisiert und über die Querruder gesteuert.



Bild 18: Funktion der V – Form.

Wie hier aus der Tafel ersichtlich, ist die Funktion der V-Form klar. Bei einer Störung wird das Flugzeug zur Seite geneigt, hierdurch erhält die nach unten geneigte Fläche einen größeren Auftrieb als die nach oben gerichtete Fläche, da dieser ja von der projizierten Fläche abhängig ist. Hierdurch entsteht ein Drehmoment, welches das Flugzeug automatisch wieder so aufrichtet, bis beide Flächen den gleichen Auftrieb erzeugen und das Flugzeug somit wieder gerade liegt.

Bei der Stabilisierung gilt der Grundsatz, dass der Schwerpunkt des Modelles unter dem Auftriebsmittelpunkt liegen muss. Bei Schiffen gilt übrigens der gleiche Grundsatz. Dies kann bei Flugmodellen grob dadurch kontrolliert werden, dass das Modell in etwa 1/3 der Halbspannweite im Schwerpunktbereich unterstützt wird. Hierbei muss das Modell sofort stabil liegen bleiben. Ein etwaiges Pendeln ergibt, dass die Stabilisierungsmaßnahmen nicht ausreichend sind. Ist jedoch ein labiles Gleichgewicht vorhanden, ist die vorgesehene V-Form vollständig ungenügend und muss vergrößert werden. Aus der Prüfmöglichkeit ist zu erkennen, dass für einen Tiefdecker eine stärkere V-Form, als für einen Hochdecker, notwendig ist. Als Regel kann angenommen werden, dass z. B. für Balsagleiter eine V-Form von 14° insgesamt, also 7° auf jeder Seite ausreichend ist. Kunstflugmodell haben im Regelfall keine V – Form, damit auch negative Figuren entsprechend gut geflogen werden können, Diese Modelle weisen dann natürlich keine eigene Stabilisierung auf und müssen entsprechend gesteuert werden.


Bild 19: Hebelarm bei einfacher und bei doppelter V – Form.

Hier ist sehr gut zu erkennen, dass eine mehrfache V – Form durch die jeweils größeren Hebelarme eine wesentlich bessere Wirkung haben. Bedingt durch die bessere Wirkung kann natürlich die V – Form verringert werden, was wiederum unnötige , nur Gewicht bringende Tragflächenstücke vermeidet, jedoch ist der Bauaufwand höher.



Bild 20: V – Formen der Tragflächen.

Hier auf der Schautafel habe ich verschiedene V- Formen der Tragflächen dargestellt. Dies reicht von der einfachen V-Form bis hin zu einer elliptischen Form, die unter enormen Bauschwierigkeiten, nur in einer entsprechenden Helling gebaut werden kann. Diese unterschiedlichen Formen ergeben natürlich wiederum unterschiedliche Stabilisierungen, so ist die einfache V-Form baulich am einfachsten zu realisieren, erfordert jedoch eine stärkere V-Stellung und somit ein Mehrgewicht beim Tragflächenbau und somit auch ein etwas höherer Widerstand. Mehrfach geknickte Flächen sind von der Stabilisierung besser, haben jedoch den Nachteil der Wirbelbildung an den Knickstellen und somit einer, wenn auch geringen, Leistungsreduzierung. Das Optimum ist natürlich die Ellipsenform.

Das waren nun alle Achsen.

Resümee:

Als Resümee möchte an dieser Stelle nochmals die erforderlichen Stabilisierungsmaßnahmen zusammenfassen:

1. Querachse: Stabilisierung durch das Höhen - Leitwerk, die vorausfliegende Fläche muss den höheren spezifischen Auftrieb haben und die Einstellwinkeldifferenz muss positiv sein.

2. Hochachse: Stabilisierung durch das Seiten - Leitwerk, wobei die Rumpffläche mit dem Leitwerk eine Windfahnenwirkung haben muss.

3.   Längsachse: Stabilisierung durch die V-Stellung der Tragflächen.

 

Ein nach diesen Kriterien konstruiertes Modell wird immer fliegen. Ob es gut oder schlecht fliegt hängt von dem Umfang der jeweiligen Stabilisierung ab. Ein gutes Modell hat gerade so viel Stabilität wie es minimalst braucht. So wird ein Modell mit einem für das Drehmoment der Tragfläche zu großen Höhenleitwerk hervorragend stabil fliegen, jedoch ist durch das Gewicht des Leitwerkes das Massenträgheitsmoment so groß geworden, dass, z. B. bei Freiflugmodellen, diese unweigerlich eine Thermik durchfliegen ohne auch nur im geringsten darin einzukurven und ein RC-Modell lässt sich wesentlich schwerer Steuern. Ein zu kleines Leitwerk lässt jedoch das Modell bei der leichtesten Störung am Boden zerschellen. Ein gewiefter Wettbewerbsflieger muss hier die absolute Grenze kennen oder er kann keinen Wettbewerb gewinnen. Das Gleiche gilt natürlich auch für eine zu große V-Form. Auch hier fliegt das Modell sehr stabil aber eine Steuerung ist schwieriger, da zur Überwindung der Eigen - Richtungsstabilität große Ruderausschläge erforderlich sind. Große Ruderausschläge bringen natürlich auch große Widerstände und somit hohe Leistungsverluste mit sich. Ferner wird hier das Verhältnis von Auftrieb liefernder Fläche zu tatsächlicher Tragflächengröße schlechter, was ebenfalls mit höherem Gewicht und somit reduzierter Flugleistung verbunden ist. Das, was für die beiden Achsen gesagt wurde, gilt natürlich auch für die Hochachse, ein Modell, das eine zu große Windfahnenwirkung hat, lässt sich natürlich schlechter steuern und durch zu große Seitenflächen wird hier unnötigerweise Gewicht und Widerstand erzeugt, wodurch auch hierdurch die Flugleistungen erheblich absinken.

Auch ist anzumerken, dass ein stabiles Fliegen nicht gewährleistet ist, wenn nicht alle hier angerissenen Punkte beachtet werden. Sollte auch nur ein Punkt nicht beachtet sein, wird das Modell entweder einen instabilen Flug zeigen, was bei ferngesteuerten Modellen in Grenzen übersteuert werden kann oder überhaupt nicht zum Fliegen kommen. Oder aber es ist ein Kunstflugmodell, das nicht eigenstabil fliegt und ständig gesteuert werden muss. Aber auch hier kann es vorkommen, dass die Stabilität zu gering ausgelegt wurde und das Modell in einen labilen Gleichgewichtszustand gerät und nicht mehr steuerbar ist.

So kann abschließend gesagt werden, dass das absolute Minimum an Stabilisierungsmaßnahmen ein Maximum an Flugleistung ergibt. Um diesen Punkt zu finden, experimentieren die Leistungsflieger seit Beginn der Wettbewerbsfliegerei herum und es kommt bei Wettbewerben sehr oft vor, dass die erforderlichen Stabilisierungsmaßnahmen gerade nicht mehr ausgereicht haben und das Modell liegt zerschellt am Boden. Bei zu hoher Stabilität ist natürlich kein Blumentopf zu gewinnen.

 

 

 
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