Eine der letzten Herausforderungen?

Die Welt des Modellbaus entwickelt sich jeden Tag weiter. Die Konstruktion von flugbereiten Modellen aus expandiertem Schaum ersetzt nach und nach die traditionelle Bauweise aus Holz und Stoff. In unseren Helikoptern nehmen die elektronischen Hilfsmittel die Stelle des traditionellen Steuerhebels ein. Lipo konkurriert mit Methanol und Benzin. Es gibt bald kein einziges Gerät mehr, das nicht nachgebaut und ferngesteuert wird.

Ein ungewöhnliches Luftfahrzeug widerstand dennoch auch dem Einfallsreichtum der Modellbauer. Dieses Gerät ist die V-22 Osprey, gebaut von der Firma Bell Helicopter Textron, die als Besonderheit mit zwei Kipprotoren an den Flügelspitzen ausgestattet ist. Diese Konfiguration ermöglicht ihm zu starten und zu landen und sich im stationären Flug so zu verhalten wie ein Helikopter, jedoch ausserdem, nachdem die Rotoren in die Horizontale geschwenkt wurden, mit hoher Geschwindigkeit wie ein Flugzeug mit zwei Motoren zu fliegen. Für zahlreiche RC-Helikopter-Amateure stellt die Osprey eine der letzten Herausforderungen dar, die es zu bewältigen gilt. Und wenn einige bereits mit Erfolg einen Nachbau der V-22 geflogen sind, so sind es doch wenige, denen es gelungen ist, die Rotoren um mehr als 45° zu schwenken. Ausserdem, nachdem ich in Youtube ein Video des Modells auf Rotormast.com gefunden hatte, rief ich mir die Augen und habe mich selbst gekniffen, um sicher zu sein, dass ich nicht träume.

Dieses kleine elektrische Modell kann in jeder beliebigen Rotor-Konfiguration fliegen. Es kann starten, stationär fliegen mit erstaunlicher Leichtigkeit, dann die Rotoren schwenken und wie ein Flugzeug mit hoher Geschwindigkeit fliegen, um wie ein Helikopter zu landen. Dies ereignete sich im Frühsommer 2010. Ein Video zeigte einen quasi definitiven Prototyp, das Ergebnis von drei Jahren Entwicklung. Sein Konstrukteur, Tom Mast, ist Luft- und Raumfahrt-ingenieur und arbeitet für Bell Helicopter Textron im Rahmen des Projekts V-22 EMD. In dieser Zeit war Tom auf der Suche nach einer Firma, die in der Lage war, einen Bausatz seines Modells herzustellen, sowie nach einem Vertreiber. Die Dinge klärten sich recht schnell, und ich konnte im Herbst 2010 einen Auftrag erteilen.

Der vordere Teil des Rumpfs wird demontiert, um Zugang zu den Batterien zu ermöglichen. Das schwarze Kabel erlaubt den Anschluss der Steckkarte an den PC. Die Rotoren werden verkleidet, nachdem die mechanischen Einstellungen abgeschlossen sind. Das Paket kam im Januar an, ein kleiner Karton mit sämtlichen erforderlichen Teilen für die Montage des Modells. Ich habe die Motoren und die Elektronik bestellt und mich dabei an die Empfehlungen des Konstrukteurs gehalten. Die Montageanleitung (in Englisch) enthält zahlreiche ausreichend klare Zeichnungen und Fotos. Die Dokumentation ist sehr umfassend, sodass die Konstruktion für einen erfahrenen und aufmerksamen Modellbauer kein Problem darstellen sollte. Die mechanische Montage erfordert etwa 30 Arbeitsstunden, der Rumpf etwa 20 Stunden. Um die Echtheit des Flugzeugs zu vervollkommnen, habe ich Navigationslichter angebracht sowie ein elektrisch einziehbares Fahrwerk. Die mechanischen und dann elektronischen Einstellungen erforderten nochmals eine gute Woche, bevor der erhöhte Adrenalinspiegel für den ersten Flug spürbar war. Trotz der Komplexität aufgrund der Auslegung der Schwenkrotoren wusste Tom Mast von Anfang an um die bestmöglich angepassten Lösungen für die Reproduktion der Osprey. Natürlich gibt es dafür viele neue Technologien, in erster Linie die Entwicklung der elektrischen Antriebe und der Lipo-Akkus. Die Drehzahlen der beiden Rotoren werden mit der Funktion «governor» der Drehzahlsteller gesteuert. Es ist deshalb unnötig, eine schwere und komplizierte mechanische Verbindung vorzusehen. Tom hat sofort entschieden, auf alle «Flugzeug»-Leitwerke zu verzichten. Die V-22 wird ausschliesslich durch die zyklischen und kollektiven Befehle der Rotoren gesteuert. So kommt das Gerät mit sechs Servos aus, zwei für die Positionierung der Rotoren und zwei in jedem Rotor für die CCPM-Steuerung der Zyklusplatte. Ein letztes unerlässliches Element, eine speziell entwickelte elektronische Steckkarte, gewährleistet die Synchronisation der Rotoren, steuert den CCPM, die Steuerung der Motoren der drei GY-401-Gyroskope und insbesondere die Inversion der Kontrolle der Querruder-Richtung bei Konversionen. So ist es möglich, in jeder Flug-Konfiguration ein homogenes Verhalten der Steuerungen zu erhalten. Die elektronische Steckkarte verfügt über einen USB-Anschluss. Ein fernbedient herunterladbares Programm für Windows auf der Site Rotormast.com ermöglicht den Zugriff auf alle notwendigen Einstellungen sowie die Aktualisierung der Hardware. Eine Datei mit fernbedient abrufbaren Parametern erlaubt die Konfiguration der Steckkarte mit den vom Hersteller verwendeten Einstellungen.

Die V-22 wird ausschliesslich durch zyklische und kollektive Befehle der Rotoren gesteuert.

Nachdem die mechanischen Einstellungen abgeschlossen sind. Das Paket kam im Januar an, ein kleiner Karton mit sämtlichen erforderlichen Teilen für die Montage des Modells. Ich habe die Motoren und die Elektronik bestellt und mich dabei an die Empfehlungen des Konstrukteurs gehalten. Die Montageanleitung (in Englisch) enthält zahlreiche ausreichend klare Zeichnungen und Fotos. Die Dokumentation ist sehr umfassend, sodass die Konstruktion für einen erfahrenen und aufmerksamen Modellbauer kein Problem darstellen sollte. Die mechanische Montage erfordert etwa 30 Arbeitsstunden, der Rumpf etwa 20 Stunden. Um die Echtheit des Flugzeugs zu vervollkommnen, habe ich Navigationslichter angebracht sowie ein elektrisch einziehbares Fahrwerk. Die mechanischen und dann elektronischen Einstellungen erforderten nochmals eine gute Woche, bevor der erhöhte Adrenalinspiegel für den ersten Flug spürbar war. Trotz der Komplexität aufgrund der Auslegung der Schwenkrotoren wusste Tom Mast von Anfang an um die bestmöglich angepassten Lösungen für die Reproduktion der Osprey. Natürlich gibt es dafür viele neue Technologien, in erster Linie die Entwicklung der elektrischen Antriebe und der Lipo-Akkus. Die Drehzahlen der beiden Rotoren werden mit der Funktion «governor» der Drehzahlsteller gesteuert. Es ist deshalb unnötig, eine schwere und komplizierte mechanische Verbindung vorzusehen. Tom hat sofort entschieden, auf alle «Flugzeug»-Leitwerke zu verzichten. Die V-22 wird ausschliesslich durch die zyklischen und kollektiven Befehle der Rotoren gesteuert. So kommt das Gerät mit sechs Servos aus, zwei für die Positionierung der Rotoren und zwei in jedem Rotor für die CCPM-Steuerung der Zyklusplatte. Ein letztes unerlässliches Element, eine speziell entwickelte elektronische Steckkarte, gewährleistet die Synchronisation der Rotoren, steuert den CCPM, die Steuerung der Motoren der drei GY-401-Gyroskope und insbesondere die Inversion der Kontrolle der Querruder-Richtung bei Konversionen. So ist es möglich, in jeder Flug-Konfiguration ein homogenes Verhalten der Steuerungen zu erhalten. Die elektronische Steckkarte verfügt über einen USB-Anschluss. Ein fernbedient herunterladbares Programm für Windows auf der Site Rotormast.com ermöglicht den Zugriff auf alle notwendigen Einstellungen sowie die Aktualisierung der Hardware. Eine Datei mit fernbedient abrufbaren Parametern erlaubt die Konfiguration der Steckkarte mit den vom Hersteller verwendeten Einstellungen.

Die Parameter des Modells werden mithilfe eines externen PC programmiert. Die Software kann man von Rotormast herunterladen.

Für die mechanischen und dann elektronischen Einstellungen braucht man noch eine gute Woche, bevor man den erhöhten Adrenalinspiegel spürt, der einem ersten Flug vorausgeht.

Das Gerät braucht nur 6 Servos, 2 für die Positionierung der Rotoren und 2 in jedem Rotor für die CCPM-Steuerung der Zyklusplatte.

Unnötig, den Grad der Aufregung zu schildern, der dem ersten Flug eines solchen Geräts vorausgeht. Nach Einsetzen und Anschluss der Akkus (2 x 4S2200) mache ich weiter mit einem letzten Check der Steuerungen. Ich stelle die Osprey auf die Piste und starte die Rotoren. Zu Beginn brauchen die Gyros eine Einstellung, die schnell mithilfe des tragbaren PCs erfolgt. Das Gerät erweist sich im stationären Flug als sehr stabil. Die Einstellungen müssen angepasst werden, um auf meine Gewohnheiten beim Steuern eingehen zu können; das ist jedoch nichts sehr Schlimmes. In Translation verhält sich die V-22 wie ein Helikopter mit starrem Kopf. Ich stelle etwas Aufkippen bei Windstößen fest, ein Zeichen dafür, dass der Leistungsgewinn noch erhöht werden müsste. Das Gewicht der Maschine – 3,3 kg im Flugzustand – erfordert etwas Eingreifen, normal für ein Modell, dennoch ist die Leistung ausreichend. Und das erste Schwenken, derzeit auf 10°, dann 20° begrenzt, zeigt bereits die guten Beschleunigungsleistungen. Die elektronische Steckkarte erfordert eine Einstellung der Gyros und anderer Parameter für jeden Schritt von 10° der Konversion der Rotoren. Nach Optimierung der Einstellungen und angepasster Steuerung für einen Winkel wird der Schwenkhebel eine Stufe weiter geführt, und die Rotoren um zusätzliche 10° geschwenkt. Für das Einüben und die Bedienung muss man mit etwa zehn Einsätzen rechnen, bevor man völlig entspannt vom Helikopter-Betrieb auf Flugzeug-Betrieb übergehen kann.

Der Gründer von Rotormast heisst Thomas Mast, Luft- und Raumfahrtingenieur mit Diplom der Universität von Colorado 1986, aktiv in der Luftfahrtindustrie seit 25 Jahren. Modellbauer seit frühester Jugend, hat Thomas seine ersten Modelle in den Siebzigerjahren fliegen lassen. Sein erster Helikopter war der berühmte Jet Ranger von Kavan. Auch wenn er nur auf einige zehn Zentimeter abgehoben hat, war Tom vom Virus des verkleinerten Hubschraubermodells infiziert.

Im Lauf der Jahre flog Tom mehrere der populärsten Geräte dieser Epoche wie den Heliboy, die ganze Palette der GMP-Maschinen, einige X-Cell-Helikopter, TT Raptor und selbstverständlich den Align. Tom hat mehrere Geräte mit verkleinertem Massstab gebaut: Bell 206, Bell 430 und Bell UH-1Z.

1993 hat Tom bei Bell Helicopter Textron angefangen, innerhalb der Gruppe Propulsion im Programm V-22 EMD. Ausser seiner Mitarbeit bei zahlreichen von Erfolg gekrönten Projekten wurde Tom 2002 und 2005 mit dem «Textron's Innovations Award» ausgezeichnet. Er hat mehrere technische Artikel geschrieben und erhielt ein Patent für eine Auspuffdichtung mit Faltenbalg, die er erfunden hat.

Für mehr Information siehe www.rotormast.com.