Der RC-Helikopter: Montage, Technik, Wartung und richtiges Fliegen

Von Peter Jedamski

Immer mehr Menschen werden vom Modellhubschrauber-Virus befallen. Manche entdecken die quirligen Fluggeräte in einer Spielzeugabteilung, andere haben bereits
Erfahrung mit RC-Modellen und wollen den Heliflug ihrem Repertoire hinzufügen.
Wie auch immer deine Voraussetzungen und Kenntnisse sind: Dieses Buch zeigt dir, wie du mit Geduld und System an das Hobby herangehst, damit du immer gut gelaunt bleibst - und dein Geldbeutel auch.
Peter Jedamski stellt auf dem Gebiet der Elektro-Helis ausführlich die verschiedenen Klassen vor, beschreibt einzelne Modelle genauer und geht detailliert auf die Bauarten der Helikopter ein. Ebenfalls nicht zu kurz kommt die Technik der Motoren und Servos, der Akkus und der verschiedenen Fernsteuerungssysteme.
Der Autor begleitet dich bei Auswahl und Kauf, Montage und Wartung deines Helikopters, bei den Flugvorbereitungen und natürlich beim Fliegen, vom ersten Hüpfer bis zu echten 3-D-Figuren.
Flugneulinge und Fortgeschrittene finden in diesem Buch jede Menge technische Infos, wertvolle Tipps und Tricks, aber auch unterhaltsame Anekdoten aus dem Modellfliegerleben des Autors.


Aus dem Inhalt:


• Modellauswahl: Welcher Heli passt zu mir?
• Das richtige Werkzeug und Zubehör
• Aerodynamik: Warum und wie fliegt ein Helikopter?
• Mechanische Baugruppen und Elektronik
• Die Steuerfunktionen der verschiedenen Helis
• Die Fernsteuerung: Technik und Frequenzen, Bedienelemente und Programmierung
• Alles über Akkus und Ladetechniken
• Flugsimulatoren: Welche es gibt und was sie bieten
• Bevor es in die Lüfte geht: Vorflugcheck und Trimmflug
• Flugfiguren: Vom Schweben bis zum Looping
• Der erste eigene Heli: Unboxing, montieren und einstellen
• Luftbilder und FPV: Die besten Kameras für den Blick aus dem Cockpit
• Wo und wie du fliegen darfst: Rechtliches und Versicherungen

• Sprache: Deutsch
• Herausgeber: Franzis Verlag
• Erscheinungsdatum: 11. Apr. 2013
• ISBN: 9783645270205

Buchvorschau

Epilog/Danksagung

1Was fliegt denn da? Oder: Wie mich das Virus der Helifliegerei befiel

Bei Spaziergängen im Grünen siehst du sie immer öfter – die Spezies der Modellflieger. Diese Spezies ist sehr naturverbunden und lebt und pflegt das Hobby zu jeder Jahreszeit, solange die Akkus nicht einfrieren oder der Motor nicht den Hitzetod erleidet. Wenn du auf Modellflieger triffst, sei nicht schüchtern und sprich sie an (bitte nicht, wenn sie gerade ihr Modell steuern). In der Regel (Ausnahmen bestätigen diese) sind sie sehr umgänglich, kommen gerne ins Gespräch, fachsimpeln und berichten gerne von ihrem Hobby. Die Vielfalt der geflogenen Modelle ist mittlerweile sehr groß – von den einfachsten Modellen mit EPO/EPP-Schaum-Rümpfen (»Schaumwaffeln« – böse Zungen sagen auch »fliegendes Verpackungsmaterial«) über Modelle aus Kunststoff bis hin zu Fluggeräten aus Hightech-Werkstoffen wie glasfaserverstärktem Kunststoff/carbonfaserverstärktem Kunststoff, Titan oder Flugzeugaluminium. Angetrieben werden sie von Elektro- oder Verbrennungsmotoren oder sogar von Miniaturturbinen, die mit Kerosin betrieben werden.

Die Voraussetzungen, um Helikopter zu fliegen, sind recht einfach. Diese Modelle können schon bei wenig Wind auf der gemähten Wiese gestartet und gelandet werden (Flugzeuge brauchen dagegen eine Start-/Landebahn). Bei den Modellen ist die Vielfalt mittlerweile sehr groß und umfangreich: von kleinen, quirligen 18-g-Helikoptern mit einem Rotordurchmesser von ca. 180 mm bis hin zu der großen Klasse der 800er-Helikopter mit einem Gewicht bis 8000 g und einem Rotordurchmesser von 1780 mm, nach oben offen. Ganz zu schweigen von den großen Scale-Modellen: Originalnachbauten mit Modellturbinen und Rotordurchmessern bis zu 3,5 m und einem Gewicht bis zu 45 kg oder mehr. Der Fantasie sind hier keine Grenzen gesetzt.

Bei der Modellklasse 18 g (eher Spielzeug) habe ich mich seinerzeit mit dem »Virus« der Fliegerei – insbesondere der Helifliegerei – angesteckt. Im April findet in Dortmund regelmäßig die Ausstellung »Intermodellbau« statt. Jedes Jahr gibt es bei der fliegenden Zunft ein Jahresgimmick für kleines Geld und gute Laune. In besagtem Jahr waren es die winzigen Zweikanal-Hubschrauber der verschiedenen Hersteller, die um die Stände flogen und um die Gunst des Publikums buhlten. In verschiedenen Designs kreisten sie knapp über die Oberkanten der Messestände. Helikopter fliegen kam für mich bis dahin nicht in Frage, aufgrund der enormen Anforderungen an die Technik, den Piloten und nicht zuletzt an den kleinen ledernen Taschensafe.

Hier und jetzt boten die Händler diese kleinen »Wunderwerke« plötzlich für einen geringen Preis (25,- € Messepreis) an. Kurzum, ich konnte nicht widerstehen, das Geld ging über den Tisch, und kurze Zeit später war ich stolzer Besitzer meines ersten Helikopters. Ich konnte die Begeisterung auch in den Augen der anderen Käufer erkennen. Träume vom eigenen Helikopter und vom Fliegen wurden wahr. Natürlich musste ich jetzt schnell nach Hause und den Heli ausprobieren. Einen Satz Batterien hatte ich noch im Supermarkt besorgt, und dann ging es los.

Das Modell wurde ausgepackt, die Fernsteuerung mit den Energiespendern bestückt und der Heli zum »Tanken« daran angeschlossen. Während des Ladens überflog ich die Bedienungsanleitung und die Hinweise für die ersten Flüge. Ca. 10 Minuten später signalisierte mir die Fernsteuerung die erste Starterlaubnis. Der Wohnzimmertisch wurde abgeräumt, der Heli in der Mitte platziert und ein Funktionscheck gemacht – sah gut aus! Wie stand es noch in der Anleitung? »Den linken Steuerknüppel zügig nach vorne drücken!« Das habe ich auch so gemacht, und prompt hob der kleine Heli vom Tisch ab und wurde immer schneller. Die Zimmerdecke näherte sich dem Heli dramatisch schnell, und ich beschloss, spontan den Notfallplan einzuleiten – Gas weg! In diesem Moment wurde der Heli zu einem Stein – zumindest verhielt er sich wie einer, als er fiel.

»Verflixt – das kann doch nicht sein, das sah vorhin doch so einfach aus. Egal – das hat der Typ hinter dem Stand hingekriegt, das kriege ich auch hin.« Mein Ehrgeiz war geweckt. Ich überlegte, wie ich üben konnte, ohne dass es für den Heli gefährlich wurde.

Mein Dank an dieser Stelle gilt auch Melanie, meiner Partnerin. Sie zeigte ein ungeheures Verständnis und brachte immer viel Geduld für mich und mein Hobby auf, auch nachdem der Heli mal hinter dem Sofa, mal knapp neben der Vitrine landete. Selbst den spontanen Flugangriff auf den Flachbildfernseher und auf ihre Haare hat sie mir verziehen. Vielen Dank dafür.

Ich brauchte schnell einen neuen Platz zum Üben – aber wo? Draußen war es noch nicht sicher genug (Wind). Die anderen Räume waren für den »Kleinen« zu gefährlich. Alle Räume ungeeignet? Nein nicht alle – da war noch das Schlafzimmer. Und ein kurzer Kontrollblick zeigte: Das Schlafzimmer war perfekt!

Mein neues Trainingsareal war gefunden und sofort besetzt. Ab sofort hatte das Schlafzimmer eine neue Bezeichnung – »AREA 52«. Es war ideal und mit einem 2 x 2 Meter großen, gefederten Heli-Port ausgestattet – dem Bett. Es erwies sich als äußerst praktisch, hier zu üben und hier auch die einzelnen Steuerfunktionen zu testen. Zuerst habe ich nur die Drehzahl erhöht (Gas geben und wegnehmen). Hierbei kristallisierte sich heraus, dass ich, sobald der Heli sich zu schnell in Richtung Boden bewegte, mit einem kurzen Gas-Schub entgegenwirken konnte. Innerhalb der nächsten drei (bis gefühlten 20) »Tankladungen« konnte ich den kleinen Heli schon gut auf Höhe und Position halten. Jetzt kam der Moment, in dem ich auch durch den gesamten Raum fliegen und noch die anderen Steuerfunktionen einsetzen wollte. Das verlief am Anfang etwas holprig, allerdings stellte sich auch hier nach weiteren drei »Tankladungen« langsam der Erfolg ein. Und – das kannst du mir glauben – ich war danach erst einmal ziemlich geschafft, wobei sich aber ein breites Grinsen in meinem Gesicht nicht verbergen ließ.

Die nächsten Tage verhießen tolles Wetter. Für einen Modellflieger gelten andere Kriterien für gutes Wetter: Es kann durchaus bewölkt und windig sein, allerdings sollte es vorzugsweise windstill sein, und gute Sichtverhältnisse sind für den Heli meist nötig. Das hängt vom jeweiligen Modell ab. Da mein Heli mit ca. 18 g nicht unbedingt die »Macht an Masse« war, hatte er mit leichten Böen schon ganz schön zu kämpfen. Aber zurück zum tollen Wetter: Sonne, kein Wölkchen am Himmel und null Wind. Ich bin also raus auf die Terrasse, habe den »Kleinen« auf den nicht wirklich kurz gemähten Rasen gesetzt und versuchte ihn zu starten. Der Rasen war zu hoch. Kurzerhand habe ich ein Brett als Startplatz ausgelegt und wieder den Knüppel nach vorne gelegt – wow! Keine störende Zimmerdecke mehr, keine Wände, die sich unaufgefordert dem Heli näherten. Es ging einfach nur frei ab in den Himmel. Nach gefühlten 30 Metern (reell – vielleicht 5 bis 6 m) ließ sich der Heli nicht mehr steuern. Es kam, was kommen musste – die Transformation zum Stein. Der Heli sackte durch und fiel mit den gesamten 18 g zu Boden. Anmerkung der Redaktion: »Gut, dass der Rasen noch nicht gemäht war!«

Abbildung 1.1 – Zweikanalhubschrauber der Marke Silverlit. Mit einem »2-Kanal-Zwerg« dieser Art hat alles angefangen.

Die Schadensmeldung ergab: Alles in Ordnung! Wirklich alles? Nein, aus irgendeinem Grund sprach die Fernsteuerung nicht mehr an. Kurze Zeit später war es dann klar: Wie es in der Bedienungsanleitung stand, die ich ja »gründlich« gelesen hatte, arbeitet die Steuerung mit einem Infrarot-Signal. Die Sonnenstrahlen enthalten auch Infrarot-Wellen – der Abstand zum Modell war vermutlich zu groß und es bestand keine richtige Verbindung mehr. Der Heli war bei sehr heller Sonnenstrahlung und zu großer Entfernung nur noch eingeschränkt bis gar nicht mehr steuerbar.

Jetzt wusste ich, wie ich es angehen musste: Den Heli nicht zu weit fliegen lassen, möglichst auch im Schatten bleiben. Und siehe da: Er flog, und zwar so wie ich wollte. Ich steuerte den Heli und nicht er mich.

Mein erster »fliegender Akkuschrauber«!

Jetzt war es um mich geschehen. Ich wollte mehr und machte mich auf die Suche nach neuem und größerem Gerät.

Fortsetzung folgt!

1.1Ich will richtige RC-Hubschrauber fliegen! Was kommt jetzt? – Die Vorbereitung!

Ich habe mich natürlich auch vor meinen Rechner geklemmt und in der bunten und bewegten Welt von YouTube nach Filmen zum Thema gesucht. Nachdem ich über den Suchbegriff »RC Heli« schon an Videos von begeisterten Modellfliegern gekommen war, suchte ich später gezielter nach folgenden Einträgen:

Alan Szabo Jr. / Bert Kammerer / Tareq Alsaadi / Heli Smack 3D / Align Funfly usw.

Explosive Helicopter Night Flying / Ircha 2012 / Horizon Air Meet / Timo Cürlis Nachtflug /

Hendrik Müller / Pilot Robert Sixt Nachtflug / Trex 700 / X50E / TDR /usw.

Hierzu ein Tipp: Schaut euch auch die »empfohlenen Videos« an! Dort finden sich oft Dinge, die einen zum Staunen bringen: »Wow, das sind doch nur Modellhubschrauber, wie genial ist das denn?! Die Jungs müssen beim Fliegen doch einen »Knoten« im Kopf bekommen. Wahnsinn, kopfüber die Grasnarbe mähen oder in Ameisenkniehöhe mit voller Geschwindigkeit im Rückenflug über den Platz.« Mir wurde schon vom bloßen Zuschauen schwindelig. Und das war nur auf YouTube. Ich traf später Heli-Piloten, die sich genau auf diesem »Pfad« befanden und schon sehr gut waren. Es ist auch heute noch erstaunlich für mich, was alles mit unseren Maschinen machbar ist.

Die Grenzen liegen oft nicht mehr in den Modellen, sondern nur in den Fähigkeiten der Piloten, die das Limit mit den Steuerknüppeln ausloten. Ich greife schon wieder vor, soweit sind wir noch nicht. Und es wird ein spannender Weg dahin, so viel sei gesagt.

Für mich war klar, dass ich viel mehr wollte: Größer sollte der Helikopter sein, er sollte mehr können als nur im Kreis fliegen. Im Kopf sah ich mich schon Loopings fliegen, wilde Stunts mit dem Heli ausführen, und natürlich sollte er auch eine Kamera für Videoflüge tragen können.

Hier kam mir das Internet sehr zugute. Für den Suchbegriff »RC Hubschrauber« wurden mir ca. 1.000.000 Ergebnisse angezeigt. An dieser Stelle entschied ich mich, in der bunten Welt eines bekannten Online-Auktionshauses die Suche fortzusetzen. Worauf war jetzt zu achten, was sollte es denn werden?

In der »elektronischen Bucht« wurden mir ebenfalls eine Menge Ergebnisse angezeigt, allerdings weitaus weniger als bei der Suchmaschine. Hier waren es nur ca. 10.000 Ergebnisse (in der Kategorie »Modellbau«), was mir an dieser Stelle immer noch sehr reichlich erschien.

Es wurden Hubschrauber mit 2 oder 3, mit 3,5 oder 4, ja sogar mit 6 Kanälen angeboten. Das Angebot war umfangreich und fast unüberschaubar, mein Wissen aber, um den richtigen Helikopter auszusuchen, war gleich null.

Also benutzte ich das Ausschlussverfahren: zwei Kanäle hatte ich ja schon, es sollten auf jeden Fall mehr werden. Und größer sollte der »Neue« sein. Sechs Kanäle erschienen zum Einstieg zu viel. Ich entschied mich für ein Modell aus der »elektronischen Bucht«. Wie sich später herausstellte, eine einfache Kopie eines Markenhelikopters. Das Produktvideo war sehr gut, es sah alles sehr einfach in der Bedienung aus, und der Helikopter hatte ja auch »nur« vier Kanäle. Der Heli hatte eine Fernsteuerung im Mode 2! Was auch immer das war, ich würde es herausfinden. Das Demovideo war so voller Leichtigkeit, der Heli wurde so einfach vorgeflogen, ich konnte einfach nicht anders. Außerdem stand in der Verkaufsanzeige: »Der Heli ist schon ab Werk richtig eingestellt und eingeflogen«. Was sollte denn jetzt noch schiefgehen?! Vier Kanäle müssten doch auf jeden Fall einfacher zu bändigen sein als sechs Kanäle, so meine Vorstellung – bis zum Erstflug.

Den Bestellbutton hatte ich angeklickt, bezahlt und dann konnte ich die Lieferzeit kaum abwarten. Fünf Tage später traf das »Objekt der Begierde« ein.

Es war wie in meinen Kindertagen: Da war diese große Ungeduld, und ich hatte den unbedingten Willen, dieses Gerät jetzt in die Luft zu kriegen. Das Modell hatte ich schnell aus der Schachtel genommen, den Akku mit dem beiliegenden Ladegerät aufgeladen und Batterien in die gut in der Hand liegende Fernsteuerung eingesetzt.

Auf den Rotorblättern waren noch Aufkleber mit der Aufschrift »Nicht entfernen«. Ich fand die Dinger potthässlich, und schon war der erste weg, dann der zweite auch.

Mittlerweile war der Akku geladen und zum ersten Flug unter den Heli gesetzt. Der erste Flug in der Wohnung: Rotordurchmesser 38 cm – Mann, was macht der für einen Wind! Der Heli fuhr die Drehzahl passend zu meinen Vorgaben hoch, und fing an sich leicht zu »schütteln«. Er stand noch auf dem Boden, wurde aber nach einem weiteren Bewegen des Gashebels »leichtfüßig« und rutschte auf dem Boden hin und her. Ok, so einen »großen« Helikopter zwischen Couch und Sessel zu starten ist suboptimal, was aber sicher war: Er funktionierte.

Ca. eine Stunde später fand ich mich mit meiner neuen »Ausrüstung« auf dem Sportplatz (ein Ascheplatz) der lokalen Fußballmannschaft wieder. Nicht die beste Wahl, wie du später noch lesen kannst (1. Staub, 2. Nutzungserlaubnis). Eine große Fläche ohne Hindernisse, optimale Wetterbedingungen – null Wind, perfekt für einen ersten Testflug. Ich konnte ja schon einen Heli steuern, was sollte also passieren?

Jetzt kam der lang ersehnte Erstflug!

Ich hatte den Heli mit dem Heck in meine Richtung zum Start aufgestellt (stand so in der Anleitung) und den Gashebel stetig nach vorne gedrückt bis er »leichtfüßig« wurde. Als es soweit war, merkte ich beim Hochdrehen, dass der Helikopter sich im unteren Drehzahlbereich wieder kurz schüttelte. Jetzt oder nie! Beherztes Gasgeben und Ausgleichen mit dem anderen Steuerknüppel ließen den Helikopter nicht zu schnell abheben. Er erhob sich leicht zitternd und gerade in die Luft, in einer überschaubaren Geschwindigkeit bis – wie sich viel später herausstellte – er aus dem Bodeneffekt heraustrat …

Ab da ging alles viel zu schnell: Der Heli beschleunigte enorm. Er stieg auf ca. 6 m Höhe und machte keine Anstalten diesen Steigflug zu beenden. Ich wusste ja schon von meinem »Kleinen«, dass abruptes Reduzieren der Drehzahl den Heli wie einen Stein fallen lässt. Ok, also langsam das Gas reduziert. Und jetzt passierte folgendes: Der Helikopter fing wieder an sich zu »schütteln«, und die Vibrationen verhinderten, dass der Heli steuerbar blieb. Er fiel ebenfalls wie ein Stein zu Boden – auf den Ascheplatz.

Übrigens: Runter kommen die Helikopter alle in einem Stück! Nur der brutale Boden macht daraus wieder einen Bausatz. Schadensmeldung: Rotorkopf – einen Mitnehmer verbogen und einen verloren, Chassis – Landegestell gebrochen, Heckrotor – die Rotorblätter angeschlagen. Der Gegenwert des Schadensberichtes belief sich auf ca. 50,- € an Ersatzteilen. Neupreis des Helikopters: 120,- €. Nach dem Einbau der Ersatzteile lief der Heli immer noch nicht vibrationsfrei. Und dies lag unter anderem an den entfernten Aufklebern, dadurch lief der Rotor mit einer Unwucht und erzeugte die Vibrationen und das Schütteln.

Das ist ungefähr so wie bei den Rädern am Auto. Wenn ich mir neue Reifen aufziehen lasse, diese aufs Gramm genau ausgewuchtet werden, und ich dann hingehe und die kleinen Ausgleichsgewichte wieder abmache, weil die so überflüssig aussehen, dann ist das keine gute Idee! Also, wenn du einen RTF-Heli hast mit einem Aufkleber auf dem Rotorblatt, auf dem steht »Nicht entfernen!«, dann lass ihn genau da kleben. Es sei denn, du sagst: »Ich kann meinen Heli landen wie ich will!«. Aber dann bitte keine Beschwerden nachschicken!

Um es kurz zu machen, der zweite Flug (12 Sekunden) verlief nicht viel anders als der erste. Das Ergebnis waren benötigte Ersatzteile für rund 35,- €. »Aller teuren Flüge sind drei.« Und auch dieser schlug dann mit einer Ersatzteilbestellung von 45,- € zu Buche. Fazit: Ich habe damit meinen Heli einer Wertsteigerung von über 100 % unterzogen.

Zu dieser Zeit habe ich mir überlegt, wo das wohl enden wird. Ich war kurz davor, den Heli in der Mülltonne zu entsorgen. Allerdings wollte ich mich nicht von diesen Rückschlägen entmutigen lassen, und es tauchten jetzt eine Menge Fragen auf. Die wohl entscheidenden Fragen waren: »Was habe ich übersehen?« und »Wie kann ich mehr über die Hintergründe und die Technik des Hubschrauberfluges erfahren?«

Ich fing an, mir über Wikipedia, einschlägige Foren, Fachbücher und Magazine Fachwissen zusammenzusuchen.

Ich hatte Blut geleckt und wollte noch mehr wissen: »Wieso fliegt ein Helikopter überhaupt?«, »Welche Steuerfunktionen hat ein RC-Heli?«, »Welche sind die entscheidenden Bauteile?«, »Wie wirken die Bauteile zusammen?«, »Welche ist die richtige Fernsteuerung?«, »Welcher ist der richtige Antrieb?« und, und, und …

2Von Fachchinesisch und Wissenswertem

Wie du vielleicht selbst schon festgestellt hast, immer wenn du dabei bist in ein neues Thema einzutauchen, kommen auch eine Menge Nebenthemen und neue Fachbegriffe hinzu. Auf der Suche nach neuem Wissen bin ich auch über viele Fachbegriffe gestolpert. Allein schon bei der Suche nach meinem oben erwähnten Helikopter fielen mir immer wieder Begriffe auf, die ich nicht kannte. Da waren Ausdrücke wie »Mode 2«, »Fixed Pitch« und »Single Blade«, aber auch die Kanalanzahl der zu steuernden Funktionen war mir unklar. Und was zum … ist ein »LiPo«?

Nachdem ich meinen Heli mehrmals ungewollt auf Grund gesetzt hatte, wollte ich mehr über die Hintergründe wissen. Ich hatte keine Lust mehr, nach dem Try-and-Error-Verfahren (Versuch und Irrtum) zu arbeiten. So versuchte ich alles über Funktionsweise, Aerodynamik, Flugtechnik und die Reparaturen zu erfahren und habe sehr viele tolle Seiten im Netz gefunden, dir mir weitergeholfen haben und stets die Lust aufs Fliegen hochhielten. Auch in den Internet-Foren habe ich so manchen guten Beitrag gelesen und gute Tipps bekommen.

2.1Der Hubschrauber und seine Funktionen

Warum fliegt ein Helikopter überhaupt?

Wie ist es möglich, dass ein solches Ei mit Besenstiel und Ventilator auf dem Dach überhaupt fliegt?

Um diese Frage zu klären, schauen wir uns den Aufbau eines Helikopters genauer an (Abbildung 2.1) und unterscheiden die drei Hauptbaugruppen: Der Rumpf (1), oder auch Zelle genannt, mit Pilotenkanzel und Kabine, und der Heckausleger (2) mit dem Heckrotor, der für den Seitenausgleich des Drehmoments sorgt. Hier mit Heckleitwerk und Heckfinne, damit der Heckrotor nicht den Boden berührt.

Der Hauptrotor (3) mit den Rotorblättern sorgt für den Auftrieb.

Abbildung 2.1 – Unterteilung der Hauptbaugruppen an einem »manntragenden« Hubschrauber bzw. Modellhubschrauber mit Scale-Rumpf

Das Aerodynamische Grundprinzip

Das Grundprinzip ist beim Flächenflugzeug deutlich einfacher zu berechnen und zu erklären als bei einem Helikopter. Weil der sich drehende Rotor zusätzliche Kräfte erzeugt, ist die Aerodynamik beim Helikopter deutlich komplizierter. Es gibt vier Faktoren am Hubschrauber/Flugzeug, die die Aerodynamik beeinflussen: Eigengewicht, Auftrieb, Vortrieb und der Luftwiderstand.

Abbildung 2.2 – Aerodynamische Unterschiede zwischen Flugzeug und Helikopter

Abbildung 2.3 – Der Momentausgleich durch den Heckrotor

Erläutern wir erst das Prinzip bei einem Flugzeug mit Flügeln: Der Vortrieb wird wahlweise durch einen Propeller oder ein Düsentriebwerk geliefert (Ausnahme ist ein Segelflugzeug). Der Auftrieb wird am Flügel erzeugt und durch Landeklappen, Seiten-, Höhen- und Querruder gesteuert (Abbildung 2.2).

Hier gilt grundsätzlich: Je mehr Vortrieb, umso mehr Auftrieb erzeugen die Tragflächen. Unterstützt und gesteuert wird durch die Ruder und Leitwerke.

Beim Hubschrauber sieht es anders aus: Durch die sich drehenden Rotorblätter wird die Luft (Pfeile in Abbildung 2.2) von oben nach unten beschleunigt und erzeugt ähnlich wie bei der Tragfläche am Flugzeug den Auftrieb. Diese von oben nach unten bewegte Luftmenge nennen wir Downwash. Eine Regulation geschieht durch die gemeinsame Blattverstellung bei allen Rotorblättern am Hauptrotor. Damit werden der Einstellwinkel der Rotorblätter und gleichzeitig auch der Luftstrom erhöht. Ähnlich wie bei einem Ventilator wird die Luft nach unten geblasen, der Gesamtauftrieb wird erhöht und der Helikopter beginnt zu steigen (Abbildung 2.4).

Momentausgleich Heckrotor

Eine Aktion ruft immer eine Reaktion hervor! Das besagt ein physikalisches Gesetz (von Sir Isaac Newton). Für den Heli bedeutet es, dass sich der Rumpf immer entgegengesetzt zur Drehrichtung des Hauptrotors drehen will. Es entsteht ein Drehmoment. Damit aus dem Helikopter kein Kreiselkarussell wird, gibt es einen um 90° gedrehten Rotor, den Heckrotor, der das Drehmoment um die Hochachse ausgleicht. Mit diesem Heckrotor kann der Helikopter im Flug um die Hochachse gesteuert/gedreht werden.

Bei einem ausgeglichenen Drehmoment fliegt der Helikopter gerade. Wird der Anstellwinkel durch die Steuerung des Piloten verstärkt oder verringert, so dreht der Rumpf nach links oder rechts. Wichtig ist hierbei: Je stärker der Hauptrotor dreht, umso mehr muss der Heckrotor leisten, um das Drehmoment auszugleichen (Abbildung 2.3).

Steigflug

Wenn jetzt der Anstellwinkel der Rotorblätter erhöht wird, erhöht sich die Menge der Luft, die von oben nach unten durchgedrückt wird. Das bewirkt, dass die erhöhte Luftmenge mehr Auftrieb unter dem Rotor erzeugt. Da der Auftrieb nun höher als das Eigengewicht des Helis ist, beginnt dieser gerade nach oben zu steigen. Wird der Anstellwinkel zu groß, ist die entgegenwirkende Kraft so groß, dass es zu einem Strömungsabriss und zum Absturz kommt.

Abbildung 2.4 – Der Heli im Steigflug

Ich schreibe hier die ganze Zeit vom Anstellwinkel. Welche Bedeutung dieser hat, kannst du dir vorstellen, wenn du die Hand aus dem fahrenden Auto hältst. Bei der Veränderung der Stellung zum Wind durch Drehen der Handfläche merkst du wie die Hand »steigt« oder »sinkt«. Hierbei hast du den Anstellwinkel verändert, der maßgeblich zur Positionsveränderung beiträgt.

Schwebeflug

Ein Vorteil des Helikopters gegenüber dem Flächenflugzeug ist, dass er die Position halten kann – er kann quasi »in der Luft stehen bleiben«. Möglich wird das durch die drehenden Hauptrotorblätter. Aufgrund des Anstellwinkels und der Rotation werden die Blätter immer mit Luft angeströmt, und dies erzeugt den nötigen Auftrieb.

Ein Flächenflugzeug muss genügend Vorwärtsgeschwindigkeit erreichen, um durch die Tragflächen den nötigen Auftrieb zu erzeugen.

Um die Erklärungen zu vereinfachen, betrachten wir den drehenden Rotor als Kreisfläche, d. h. wir sehen den Rotor als Ganzes und nicht als einzelnes Rotorblatt. Der Schwebeflug wird möglich, da sich die aerodynamischen Kräfte fast symmetrisch über die gesamte Kreisfläche verteilen. In dem Moment, in dem Auftrieb und Gewicht des Helikopters gleich sind, schwebt er.

Abbildung 2.5 – Der Heli im Schwebeflug

Der Schwebeflug benötigt in der Regel mehr Leistung als der Vorwärtsflug. Eine wesentliche Rolle für die Leistungsfähigkeit spielt vor allem die Luftdichte. Je dichter die Luft, desto weniger muss der Antrieb leisten und desto mehr Gewicht kann der Hubschrauber tragen. Da mit zunehmender Flughöhe die Luftdichte abnimmt, muss das Gewicht des Helikopters reduziert werden, um ihn im Schwebeflug halten zu können. Grundsätzlich kann gesagt werden, je höher die Außentemperatur und je größer die Flughöhe, desto niedriger ist die Leistungsfähigkeit des Hubschraubers. Durch die antriebsbedingte Drehrichtung des Rotors kann der stationäre Schwebeflug auch mit einer geringen seitlichen Neigung einhergehen. Das ist völlig normal und wird über den Hauptrotor korrigiert.

Der Bodeneffekt

Einen weiteren Einfluss auf die Leistung hat der Downwash im Bodeneffekt. Kann der Luftstrom ungehindert abfließen, nennt man diesen Zustand »Schwebeflug außerhalb des Bodeneffektes« (Hover Out of Ground Effect, HOGE).

Schwebt der Helikopter in der Nähe des Bodens, nennt man diesen Zustand »Schwebeflug im Bodeneffekt« (Hover In Ground Effect, HIGE). Durch den Downwash, der gleichmäßig zur Seite abgeleitet werden muss, entsteht eine Art Luftkissen. Dadurch benötigt der Hubschrauber weniger Leistung für den stationären Schwebeflug.

Je sicherer du mit deinem Modell wirst, umso weniger Platz brauchst du zum »Schweben«. Der Helikopter saugt die Luft oben an und drückt sie nach unten durch. Bei den ersten Startversuchen wirst du feststellen dass der Helikopter in Bodennähe sehr unruhig ist. Das hat mit dem Bodeneffekt zu tun.

Abbildung 2.6 – Der Bodeneffekt – da die Luft im Bodenbereich wieder hochwirbelt, schwebt der Heli wie auf einem Luftkissen.

Durch den drehenden Rotor wird der Auftrieb erzeugt. Je stärker der Auftrieb, desto eher hebt der Heli nach oben ab. In Bodennähe bei unebenem Boden erzeugt der Downwash Verwirbelungen. Diese Verwirbelungen »fließen« wiederholt durch den Rotor und beeinflussen im Bodenbereich die Luft, die durch den Rotor gesaugt wird. Das heißt, die durchgedrückte Luft kann nicht richtig abfließen. Dadurch wird der Heli in Bodennähe unruhig. Das fühlt sich an, als wolltest du den Heli auf einem Ball landen. Sobald sich rechts oder links vom Heli der Untergrund verändert, verschiebt sich auch das »Luftkissen«. Der Heli wird in dieser Phase sehr unruhig und gleitet zu der Seite, auf der der Downwash schneller »abfließt«. Sobald der Heli aus dem Bodeneffekt heraustritt, braucht er am Kopf wieder mehr Leistung, sonst sackt er durch und setzt unsanft auf. Normalerweise reicht der 1,5-fache Durchmesser des Rotorkreises an Höhe aus, um aus dem Bodeneffekt herauszutreten (Abbildung 2.6).

Wenn du diese Höhe erreicht hast, wird der Heli wieder ruhiger. Hier ist der Abstand zum Boden für die Verwirbelungen zu hoch und der Heli befindet sich im so genannten HOGE, er fliegt außerhalb des Bodeneffekts. In der Wohnung ist dieser Effekt noch ausgeprägter – und zwar dann, wenn Möbel die Verwirbelungen des Rotors beim Start noch stärker zurückwerfen. Daher die Empfehlung von mindestens 2 m x 2 m Flugplatzgröße. Genauso wird der Bodeneffekt von der Beschaffenheit des Untergrundes beeinflusst. Bei Rasen mit unterschiedlicher Länge oder beim Starten in der Nähe von Böschungen können entscheidende Störfaktoren für den Bodeneffekt auftreten. Vertiefungen im Boden oder leicht ansteigender bzw. abfallender Boden in der Nähe des drehenden Rotors können ebenfalls für Veränderungen beim Auftrieb sorgen.

Je stärker der Boden geneigt ist, desto besser kann der Downwash abfließen, was auch zur Folge hat, dass der Heli sich beim Start unterschiedlich stark zur Seite neigt. Meine Empfehlung: Nutze, wann immer möglich, einen ebenen Untergrund!

Sinkflug

Reduziert man den Anstellwinkel der Rotorblätter, wird der Auftrieb im Vergleich zum Eigengewicht des Helis kleiner. Der Helikopter bewegt sich jetzt von seiner Position senkrecht nach unten (Abbildung 2.7).

Abbildung 2.7 – Der Heli im Sinkflug

Seitwärtsflug

Das seitliche Versetzen muss wiederum mit dem Hauptrotor korrigiert werden. Der Hubschrauber wird so weit zur gesteuerten Seite geneigt, bis er sich in diese Richtung bewegt. Der Luftstrom wird leicht entgegen der Verschieberichtung geleitet, wodurch der Hubschrauber sich im seitlichen Schwebeflug befindet – so lange, bis aktiv entgegengesteuert wird.

Der Heckrotor wirkt dem Drehmoment entgegen und hält den Hubschrauber gerade (Abbildung 2.8).

Abbildung 2.8 – Der Seitwärtsflug

Vorwärtsflug

Für eine Vorwärtsbewegung muss »nur« der Rotor nach vorne geneigt werden, dann bewegt sich der Helikopter nach vorne. Wie auf dem Bild zu erkennen ist, kippt der Helikopter nach vorne. Der Luftstrom wird jetzt leicht nach hinten geblasen und damit bewegt sich der Helikopter vorwärts. Die Steuerung des Helikopters erfolgt nach dem gleichen Prinzip. Bei diesem Prinzip wird der drehende Rotor immer leicht in Bewegungsrichtung geneigt. Klingt einfach, ist aber nicht so! Der Pilot hat dabei alle Hände voll zu tun, und hier greifen verschiedene komplexe aerodynamische Vorgänge ineinander. Je weiter der Heli sich neigt, umso weniger Auftrieb steht zur Verfügung. Jetzt muss der