Stand: 03.11.2021
Flugstabilisierung
Zum Auftakt möchte ich kurz mitteilen, wie ich zu diesem Vortragsthema kam. Da ich bereits mit 16 Jahren, also jetzt bereits seit über 60 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, wurden die jeweiligen Modelltypen und Abmessungen erst am Bauabend festgelegt. 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 und die nachfolgternde Abhandlung hat sich daraus ergeben.
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
Das Demonstrationsmodell ist aus Vollbalsa mit einer Spannweite von 33 cm. Die Achsen bestehen aus 1,2 mm Stahldraht und sind farbig markiert. So ist die Querachse schwarz, wie auch das zugehörige Höhenruder. Die Länsachse ist blau, wie auch die Querruder und die Hochachse ist in rot gehalten, ebenso das Seitenruder, so dass die jeweiligen Achsen den Rudern zugeordner werden können und auch umgekehrt. Die Achsen ragen aus dem Modell heraus, so dass das Modell beim Vortrag, zur Demonstration, um die betreffenden Achsen gedreht werden kann.
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 der Tragfloäche zusammenfällt. In diesem Fall, was auch der Regelfall ist, liegt der Auftriebsmittelpunkt hinter 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 unten gehen und in der gleichen Drehrichtung wird die Tragfläche zu Boden wirbeln. Man spricht in diesem Fall von einem negativen Drehmoment. Auf diesem Schaubild wird jedoch der Schwerpunkt des gesamten Modelles erläutert und nicht der einzelnen Tragfläche.
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 Höhenleitwerken 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.
An dieser Stelle muss ich auf einen häufig von mir beobachtete Fehlkonstruktion hinweisen. Insbesondere bei Anfängermodellen ist die Kombination von Clark Y in der Fläche und dem Gö 417a (gewölbte Platte) im Höhenleitwerk zu finden. Bei dieser Kombination kann kein sauberes, stabiles Fliegen möglich sein, denn das Original Clark Y mit 11,7 % Dicke hat bei einer Wölbung von 3,58% ein Ca, bei stoßfeiem Eintritt von 0,4713 und das Gö 417a eine Wölbung von 5,92%, ein Ca von 0,6447. Kritischer wird es dann noch, wenn ein auf 10,0% verdünntes Clark Y in der Fläche verwendet wird, das dann nur noch 3,08% Wölbung und ein Ca von 0,4383 hat. Abhilfe hierbei kann ein Absenken der Nase des Clark Y bringen, wobei ein Absenkung um lediglich 0,5% die Wölbung auf 3,88% und das Ca auf einen Wert von 0,6156 bringt. Auch bei dem Gö 417a kann die Wölbung verringert werden. so liegt das Ca, bei einer Wölbungsverringerung auf 4,0%, bei 0,4356. In dieser letztaufgeführten Kombination ist das Fliegen problemlos, flugstabil, möglich.
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 Einstellwinkeldifferenz (EWD)
Die EWD ist, wie der Name schon sagt, die Differenz zwischen dem Einstellwinkel der Tragfläche und dem Einstellwinklel des Höhenleitwerkes, also der Einstellwinkel der Tragfläche in Grad, abzüglich des Einstellwinkels des Höhenleitwerkes, ebenfalls in Grad gemessen und das Ergebnis muss immer einen positiven Wert haben. Allgemein ausgedrückt wird von dem Einstellwinkel der vorausfliegenden Fläche der Einstellwinkel der zurückliegenden Fläche abgezogen, was somit auch für Enten, Tandems, positiv und negativ gepfeilte Nurflügel gilt. Genau genommen ist auch der S-Schlag der Profile von Brettern die EWD. Wenn die Differenz gebildet ist, hat diese keinerlei Bezug mehr auf ein Bezugsachse, sondern ist ein absoluter Wert.
Dies ist also der Unterschied der jeweiligen Grund- Einstellung der Profile von Tragfläche und Leitwerk in Grad, wobei diese, bezogen auf die Längsachse mit der Vorderkante nach oben, als positiv und mit der Vorderkante nach unten, als negative Einstellung gewertet werden. Bei Pendelleitwerken wird der Einstellwinkel des Höhenleitwerkes geändert und somit die EWD. Das Gleiche gilt auch bei Tragflächen bei denen der Einstellwinkel mit Hilfe einer Mechanik geändert werden kann. Bei Leitwerksflächen mit Rudern wird bei jedem Ruderausschlag die EWD verändert. Wenn z.B. das Ruder nach unten ausgeschlagen wird, geht die Profilsehne, die von Nasenspitze bis Endkante verläuft, entsprechend mit. Der Einstellwinkel wird größer. Umgekehrt bei Ausschlag nach oben, hier wird der Einstellwinkel kleiner.
Zur genauen Einstellung der EWD gibt es verschiedene Möglichkeiten. Bei den von mir entwickelten Modellen wird zuerst der Schwerpunkt, gemäß dieser Homepage "Entenmodelle", "Schwerpunkt" ermittelt und ein entsprechen der Balsagleiter gebaut, bei dem der gefundene Schwerpunkt genau austachiert ist. Dann wird dieser Balsagleiter mittels Verstellung des Höhenleitwerkes zum sauberen Fliegen gebracht, was die Angleichung der EWD an den vorgegebenen Schwerpunkt bedeutet. Anschließemd wird der Schwerpunkt in mm-Schritten nach vorne und hinten, verschoben und auch hier die entsprechende, optimale EWD erflogen und alles wird entsprechend dokumentiert, bis die beste Flugleistung gefunden ist. Anschließend wird diese Einstellung exakt vermessen und damit ein doppelt so großer Balsagleiter gebaut, der ebenfalls in gleicher Art überprüft wird. Hierdurch ist bei dem zu bauenden größeren Modell nun die Schwerpunktlage und die zugehörige EWD in etwa bekannt und kann somit übernommen werden.
Bild 11: Vorrichtung zu Einstellung des Schwerpunktes (Schwerpunkt-Einstellwaage)
Diese Vorrichtung diente mir bereits in den 70iger Jahren des vorigen Jahrhunderts zur Austrimmung des Schwerpunktes bei Freiflug-Wettbewerbsmodellen, wie auch bei entsprechenden RC-Modellen. Hierbei wird das Modell, mit den Tragflächen, aufr die beiden, drehbare angeordneten Auflageflächen aufgelegt. Diese aus Sperrholz gefertigten Auflager sind drehbar angeordnet um sich den jeweiligen V-Formen der Flächen anpassen zu können. An den beiden Stützen sind nach vorne verschiebbare Winkel angeordnet, wobei diese, wie auch die zugehörige Halterung mit einer mm-Teilung versehen sind, so dass die Schwerpunktlage exakt eingestellt werden kann. Am nach oben stehenden Winkelteil ist Draht angeleimt, so dass dort eine sehr glatte Kante, mit geringer Reibung vorhenden ist. Die beiden Stützen stehen im Aufstellbrett, welches mit Löchern versehen ist, so dass diese den unterschiedlichen Rumpfbreiten, bis 190 mm, angepasst werden können.
Bei der Austrimmung wird zuerst die entsprechende Rumpfbreite gewählt und dann der Abstand Schwerpunkt bis Nasenvorderkante genau eingestellt. Anschließend wird das auszutrimmende Modell auf die Auflage so aufgelegt, dass die Nasenleiste leicht an den Winkeln anliegt. Dann wird Ballast zugegeben und das Modell ist richtig ausgetrimmt, wenn es ganz leicht nach unten geneigt, frei auf den Auflagern aufliegt. Diese Einstellung kann mit dieser Vorrichtung mm-genau erfolgen.
Bild 12: Schwerpunkt-Einstellvorrichtung für kleinere Modelle. Auch hier ist am Winkel ein Draht aufgeklebt um die eventuelle Reibung an der Nasenleiste zu verringern. Die Auflagen sind ebenfalls mit einem U-förmigen Draht versehen um die Auflagerflächen exakt zu definieren und die Einstellung des Abstandes Flügelvorderkante - Schwerpunkt kann millimetergenau erfolgen.
Eine weitere Möglichkeit des Einfliegens ist die, dass die vorhandene eingestellte EWD festgelegt bleibt und lediglich der Schwerpunkt verschoben wird, wie dies bei einfachen Modellen , wie Anfängermodellen, Balsagleiter üblich ist. Hier wird in die Ballastkammer so lange Ballast zugegeben oder weggenommen bis ein ordentlicher Flugzustand vorhanden ist und somit der Schwerpunkt zur EWD passt.
Bild 13: Gleiche Einstellwinkeldifferenz bei unterschiedlichen Einstellwinkeln.
Wie auf Bild 11 zu sehen ist, kann die EWD in ein Modell unterschiedlich eingebaut werden. Der vorgesehene Einstellwinkel des Höhenleitwerkes gibt die Lage des Rumpfes im Flug vor. Wenn das Höhenleitwerk, wie auf dem oberen Bildteil angegeben mit 0 Grad eingebaut wird, liegt der Rumpf waagerecht in der Luft und hat somit den geringsten Widerstand. In der Skizze hat die Tragfläche einen Einstellwinkel von + 3 Grad, was eine EWD von + 3 Grad ergibt. (+3 Grad - 0 Grad = +3 Grad)
Im mittleren Teil ist das Höhenleitwerk mit - 3 Grad eingebaut und die Tragfläche mit 0 Grad. Bei dieser Version liegt der Rumpf hinten nach unten geneigt in der Luft. Hierdurch entsteht natürlich ein etwas höherer Widerstand, aber auch ein Auftrieb durch den Rumpf. Alle Luftschiffe fuhren mit etwa + 3 Grad Anstellwinkel und hatten hierdurch einen höheren Auftrieb als der reine statische Auftrieb. Hierdurch konnte das Luftschiff höher, in dünnere Luftschichten aufsteigen, was eine schnellere Reisegeschwindigtkeit mit sich brachte. Ein Nachteil ist jedoch, dass das Leitwerk im Abwind des Tragflügels liegt. Auch bei dieser Konfiguration hat die EWD + 3 Grad. ( 0 Grad - (-3 Grad) = + 3 Grad )
Auf dem unteren Bildteil ist die von mir, bei F1A-Modellen, übliche Version vorhanden, das Höhenleitwerk ist mit -2 Grad eingestellt und die Fläche mit + 1 Grad, was dann ebenfalls wieder eine EWD von + 3 Grad ergibt. ( +1 Grad - (-2 Grad) = +3 Grad)
Bild 14: Tragfläche + 5 Grad, HLW + 2 Grad
Eine weitere Version ist, das Höhenleitwerk positiv, hier z.B. mit + 2 Grad anzustellen und die Tragfläche mit + 5 Grad. Hierbei liegt der Rumpf mit dem Ende nach oben in der Luft, was natürlich etwas Widerstand verursacht, aber das Leitwerk liegt außerhalb des Abwindfeldes der Flächen und ist dadurch wirksamer. Auch hier ist die EWD + 3 Grad. ( +5 Grad - (+2 Grad) = + 3 Grad)
Bei der Messung der EWD stellt sich ein Problem ein, welche Profilsehne soll angenommen werden ? Es gibt offiziell 2 verschiedene Varianten. Bei den MVA und Gö-Profilen, die nicht bikonvex sind, liegt die Profilsehne als Tangenten auf der Unterseite des Profiles, was auch für verschiedene andere Profile, wie Benedek, Jedelsky , Eppler und einige sonstige Profile gilt. Dies ist natürlich zur Vermessung der EWD sehr gut geeignet und vereinfacht das Verfahren wesentlich. Bei den meisten Profilen ist jedoch die Profilsehne die gerade Verbindungslinie des vorderen Nasenpunktes zu dem Profilendpunkt, wie dies z.B. bei allen Naca-Profilen üblich ist. Das Gleiche gilt für alle symmetrischen Profile. Die Kennwerte der Profile sind ebenfalls auf die jeweilige, unterschiedlichen Profilsehnen gerechnet, was zu vollständig unterschiedlichen Werten führt, die nur durch entsprechende Umrechnung miteinder vergleichbar sind. Bei diesen letztgenannten Profilen ist eine besondere Konstruktion, eine Aufsatzschablone, an der EWD-Waage erforderlich um eine Parallelität zu der Pofilsehne zu erreichen.
Die Lage der Sehne kann man aus den Koordinaten erkennen. Geht die Sehne vom Nasenvorderpunkt zur Endleistenmitte, so ist der y-Wert bei x = 0 ebenfalls 0 und bei x = 100 geht die Sehne durch die Mitte der Endkante. Bei der untenliegenden, als Tangente an das Profil liegende Sehne hat der y - Wert bei x = 0 einen Wert der immer größer als 0 ist und bei der Endleiste, bei x = 100 liegt der untere Endleistenwert bei 0.
Bild 15: Die Einstelldifferenzwaage mit den erforderlichen Zubehörteilen
Hier ist eine selbstkonstruierte Einstellwinkeldifferenzwaage zu sehen, welche das Nachmessen der Einstellungen ermöglicht.
Auch diese Konstruktion stammt aus den 70iger Jahren und dient bis heute zur Ausmessung der in dem Modell tatsächlich vorhandenen Einstellwinkeln. Am Ständer sind die oberen Teile V-förmig ausgeschnitten und mit Filz gepolstert und dienen der Auflage des Rumpfes Beiderseits sind in Höhe des unteren Endes des V-Ausschnittes Haken eingedreht die dem Einhängen von Gummiringen, zur Befestigung des Rumpfes, dienen. Eine Seite der Halterung ist höhenverstellbar, so dass der Rumpf in der Längsachse justiert werden kann. An den Ablesevorrichtungen sind oben Kiefernleisten, die länger sind als die zu messenden Profiltiefen der Flächen, da diese an den Flächen mit Gummiringen befestigt werden. Mittig sind Balsabrettchen angeleimt an denen am unteren Ende Gradskalen aufgeleimt sind. Diese Skalen habe ich mittels der Zeichenmaschine und der in Minuten geeichten Noniusskala gezeichnet, wobei ein Grad einen Abstand von etwa 5 mm hat, so dass leicht der jeweilige Winkel auf 0,1 Grad genau abgelesen werden kann. Mittels am oberen Rand des Brettchens ist ein Nagel an dem eine dunkle Schnur angebracht ist und an der Schnur hängt eine Mutter als Ballast. Zu bemerken ist, dass diese Messvorrichtung sehr leicht sein muss um eine Durchbiegung des Leitwerksträgers zu verhindern, denn insbesondere Wettbewerbsmodelle waren zu der damaligen Zeit sehr filigran gebaut. Mit dieser, einfachen Vorrichtung sind lediglich die Einstellwinkel zu messen, die als untere Tangente an den Profilen anliegt.
Da mir die Messung der Profilsehne, als Tangente, zu ungenau war, habe ich entsprechende Balsaschablonen mit der Profilunterseite für jedes Modell hergestellt, so dass ich die Messung über die Profilsehne von Profilvorderkante zu Endkante durchführen konnte. Die Unterschiede der Winkel können teilweise beträchtlich sein, wie bei einigen Profilen am Zeichenbrett vermessen. Hierbei wurden die angegebenen Minuten in Dezimalstellen umgerechnet.
Naca 6409 = 1,4 Grad
Gö 417 = 0,12 Grad
Gö 142 = 0,75 Grad
Clark Y = 2,0 Grad
Wie aus der Aufstellung ersichtlich, ist die Differenz zwischen unterer Tangentensehne und Sehne: Nasenpunkt bis Endpunkt, für jedes Profil stark unterschiedlich.
Bild 16: Für jedes Modell sind eigene Schablonen, jeweils für Tragfläche und Leitwerk, erforderlich mit der jeweiligen Profilunterseiten und Flächentiefen. Die Unterseite der Schablone ist die Parallele zur Profilsehne, so dass eine relativ exakte Messung möglich ist. In Laboren geht es natürlich etwas genauer zu. Die Befestigung der Schablonenan dem Brettchen mit der Messskala, erfolgt mit einer kleinen Polyamid-M3-Schraube
Bild 17: Universal Messaufsatz, der ebenfalls auf die Messvorrichtung aufzusetzen ist, dieser ist jedoch infolge der etwas ungenauen Nasenlage nicht so exakt wie die Schablonen von Bild: 16. Hierbei wird das Dreieck mit 45 Grad-Ausschnitt, auf die Nase geschoben und in den spitzwinklige Ausschnitt kommt die Endleiste und beide Teile werden mit Schrauben geklemmt. Idealerweise müsste das vordere Dreieck mittag auf der Sehne schwenkbar sein um die unterschiedlichen Nasenformen berücksichtigen zu können.
Bild 18: Modell GK-98 auf der Einstellwinkeldifferenzwaage.
Das hier auf der EWD-Waage zu sehende Modell ist die GK-98. Dieses Modell ist eines der letzten von mir gebauten Modelle in einer Normal-Konfiguration. Die meisten der anschließend gebauten Modelle waren reine Experimentalmodelle bei denen irgend eine ungewöhnliche Änderung, wie negative Pfeilung, andere Steuermethoden, unterschiedliche Flächenformen usw. von mir untersucht wurden.
Gemessen wird nun, dass der Rumpf auf dem Ständer befestigt wird und die beiden Messvorrichtungen unter die Flächen, ebenfalls mit Gummiringen , die über die Flächen gezogen werden, befestigt werden. Mittels des verstellbaren Seitenteiles kann nun der Rumpf justiert werden. Eine Möglichkeit ist die, dass die Rumpfachse in die Waage gelegt wird. Dann ergeben sich die jeweiligen Einstellwinkel von Tragfläche und Höhenleitwerk . Wenn das Höhenleitwerk auf 0 Grad eingestellt wird, ergibt der Winkel der Tragfläche direkt die EWD. Da der Gartenboden nicht eben ist, wurde die Rumpfoberkante für diese Aufnahme mittels eine Wasserwaage gerade ausgerichtet.
Bild 19: Die Tragflächenunterseite mit einer Profilunterseitenschablone zum Erhalt der Profilsehne bei einem modifizierten Gö 227
Bild 20: Auch das Profil Clark-Y, des Höhenleitwerkes, das auf 7,5 % verdünnt wurde, wird über die Profilsehne gemessen und nicht einfach über die Unterseitentangente.
Bild 21: Detailaufnahme zu Bild 20
Wie auf den Bildern zu sehen ist, werden die Einstellwinkel der Fläche, wie auch des Höhenleitwerkes, mit der Sehne von Profilvorderkante bis Endpunkt gemessen, obwohl das Flächenprofil ein modifiziertes Gö 227 ist, bei dem alle relevanten Werte auf die Unterseitentangente bezogen sind. Auch das im Höhenleitwerk verwendete Clark-Y - 7,5 % wird mit diesem Winkel gemessen.
Die GK-98 hat einen nach hinten stark konisch zulaufenden Rumpf. Die vorgesehene EWD beträgt bei dem Modell 2,2 Grad. Wie bei allen diesbezüglichen Konstruktionen stellt sich nun die Frage, wie soll der Rumpf im Fluge in der Luft liegen? Bei diesem Modell sollte die Rumpfoberseite waagerecht liegne, somit wurde diese3 Linie als Anhaltspunkt für die Konstruktion genommen und der Einstellwinkel des Höhenleitwerkes mit 0 Grad und der Einstellwinkel der Tragfläche mit 2,2 Grad eingeplant. Eine andere Möglichkeit ist, dass die Rumpfachse waagerecht liegt: In diesem Falle ist dann die Rumpfachse die Bezugslinie auf welche die Einstellwinkel ausgerichtet werden müssen. Es kann aber auch die Rumpfunterseite gerade liegen und die Oberseite fällt nach hinten ab, wobei dann die Unterseite die Bezugsliniue ist. Die vorgesehene Rumpflage ist somit im Voraus, wenn die eingezeichnete EWD richtig angenommen wurde, zu bestimmen und diese Lage ist in Fluge lediglich um etwa 1 bis 2/10 Grad tatsächlich von der Planung abweichend, was auf Bauungenauigkeiten und/oder unterschiedliche Oberflächenrauhigkeiten zurückzuführen ist, aber im Fluge nicht weiter auffällt.
Die Messung der EWD, wie auch des Schwerpunktes, dient der genauen Reproduzierbarkeit bei nachgebauten oder neu entwickelten Modellen, die erforderlich wäre, um die hohen Modell-Verluste bei Wettbewerben zu kompensieren, wobei sich jedoch bei Nachmessungen, nach dem Einfliegen, immer heraus gestellt hat, dass diese Werte, infolge Bauungenauigkeit, geringe Verzüge, unterschiedliche Oberflächenrauhigkeit usw., immer, wenn auch geringfügig, anders waren. Aber die Kenntnis der Werte war notwendig, um beim nächsten Modell die entsprechende Grundeinstellung einbauen zu können und so die Arbeit für die Feinjustierung zu minimieren. Im Regelfall war bei den Freiflug-Modellen der Einstellwinkel der Tragflächen fest eingebaut und die EWD wurde mit einer kleinen Schraube (M1,0) am Höhenleitwerk nachjustiert.
Bei den Wettbewerbsmodellen handelte es sich damals noch um selbstkonstruierte und selbstgebaute Holzmodelle, da das Erbauerprinzip, der Wettbewerber muss sein Modell selbst gebaut haben, vorgeschrieben war. Heute werden die Modelle in einer Fabrik gefertigt, sind aus Epoxidharz und Kohle und kommen aus der Bau-Form und sind praktisch alle gleich.
Auch ist die Kenntnis der Größe der EWD eines Modelles, bei einer Beschädigung von Vorteil, denn hierbei kann es auch vorkommen, dass der Rumpf, vor dem Leitwerk, angebrochen oder ganz abgebrochen ist und bei Kenntnis der EWD kann diese bei der Reparatur leicht rekonstruiert werden und das Modell hat, nach entsprechender Feinjustage, wieder die gewohnten Flugeigenschaften. Hierbei ist es natürlich wichtig, dass die EWD, nach Baudurchführuntg und Einfliegen, nach der eigenen Mathode vermessen wird, so dass die Rekonstruktion bei der Reparatur wesentlich genauer stattfinden kann. Das Gleiche gilt natürlich auch für den Schwerpunkt.
Mit dieser Messvorrichtung ist natürlich auch die EWD bei V-Leitwerken zu vermessen. Hierzu ist jedoch ein Adapter, welcher den Anschluss von der Schräge auf eine Senkrechte ermöglicht, zu fertigen. Dieser ist jedoch nur für den jeweiligen Winkel zu verwenden und ist auf Bild 22 zu sehen.
Bild 22: Adapter zur Messung bei V-Leitwerken. Hier hat das Adapterstück einen Winkel von 143 Grad, für das Modell "Brillant V" so dass beim Anlegen der Messvorrichtung an das schrägstehende Leitwerk das Brettchen mit der Skala exakt senkrecht hängt.
Bei der Messung muss darauf geachtet werden, dass das unter dem Leitwerk angebrachte Unterseitenprofil exakt parallel zur Längsachse des Rumpfes ausgerichtet ist, das sich ansonsten, bei einer schrägen Anordnung, vollständig falsche Werte ergeben. Diese Ausrichtuing erfolgt am besten mittels eines Brettchens, mit parallelen Seiten, das auf die Rumpfachse aufgelegt wird.
Bild 23: EWD-Messung am Leitwerk des "Brillant-V" mit V-Leitwerk
Bild 24: V-Leitwerk mit Messvorrichtung.
Die Kunst des Einfliegens ist es nun diesen jeweiligen optimalen Punkt des Fliegens möglichst genau zu treffen. Bei den Freiflugmodellen der Klasse F1 kam und kommt es noch heute, auf die größtmögliche Flugzeit an, so dass die Modelle auf die geringste Sinkgeschwindigkeit getrimmt werden müssen. Bei ferngesteuerten Seglern wird im Regelfall auf bestes Gleiten eingestellt um das Modell noch auf größere Entfernung auf den Landepunkt zurückholen zu können. Bei Hangflugmodellen kann auf eine bestimmte Fluggeschwindigkeit getrimmt werden, die durch Änderung der EWD und des Schwerpunktes sehr definiert auf eine andere Geschwindigkeit eingestellt werden kann, so dass das Modell bei unterschiedlichen Windgeschwindigkeiten einsetzbar ist.
Variationsmöglichkeiten gibt es ja, wie aus den Ausführungen zu entnehmen ist, genug, um an den jeweils gewünschten Punkt heran zu kommen. Bei Balsagleitern kann man davon ausgehen, dass diese bei einer Einstellwinkeldifferenz von 2 bis 3 Grad die besten Flugleistungen zeigen.
Es ist natürlich auch möglich ein Modell mit unterschiedlichen Tragflächen, z.B. verschiedenen Flächengrößen oder unterschiedlichen Profilen auszurüsten und diese Flächen bei den jeweiligen Gegebenheiten, wie Hangflug, Thermikflug, starker oder geringer Wind usw. einzusetzen. So kann ein Universal-Urlaubs-Flugmodell entstehen, das in jeder, im Urlaubsort, anzutreffenden Situation einsetzbar ist. Hierbei ist es jedoch erforderlich, dass die jeweils zu den Flächen gehörigen Einstelldaten, EWD und Schwerpunkt, genau erfasst und auch wieder exakt reproduzierbar sind. Für den Schwerpunkt kann ein zur Fläche zugehöriges Ballastgewicht eingesetzt und die EWD mittels bekannter Trimmwerte nachvollziehbar eingestellt werden, so dass das Modell mit der jeweiligen Fläche problemlos, ohne nochmaliges Einfliegen eingesetzt werden kann. Jedoch ist in jedem Falle ein kurzer Probestart, zur Konstrolle, angezeigt. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass bei der Konstruktion des Modelles beachtet wird, dass die Leitwerke auf die Fläche mit dem höchsten Moment auszulegen sind.
Schnelle Flugmodelle werden jedoch nach der Variante 1, des Bildes 13, erbaut, da hierbei der Widerstand am geringsten ist. Der Rumpf sollte jedoch in keinem Fall zu negativ eingestellt sein, da dies kein schöner Anblick ist und auch einen höheren Luftwiderstand 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.
Zur EWD ist grundsätzlich zu bemerken, je größer diese ist, desto weiter muss der Schwerpunkt vorne liegen, also einen höheren Ballast haben und bei geringerer EWD rutscht der Schwerpunkt nach hinten, braucht also weniger Ballast und irgendwo dazwischen liegt die optimale Flugleistung und auch das optimale Handling.
Zur Konstruktion der Flächen ist, bezüglich der EWD, zu beachten, dass diese "steif" sind um die entstehenden Torsionskräfte aufnehmen zu können. Bei einem "weichen" Tragflügel kann sich dieser, bei einem etwas schnelleren Flug, bei ungepfeilten oder positiv gepfeilten Flächen, so weit negativ verdrehen, dass das Modell infolge verringerter EWD, unterschneidet und je schneller dann das Modell wird, desto größer werden die entstehenden Torsionskräfte. Es ist also eine Kettenreaktion mit einschlagendem Erfolg. Bei negativ gepfeilten Flächen ist der Fall genau umgekehrt. Das Moment dreht die Flügel auf, die EWD wird größer und somit werden auch die Auftriebswerte immer größer und in Sekundenbruchteilen, ohne jegliche Vorwarnung, zerbersten die Flächen.
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, ob dann jedoch die erwarteten Flugleistungen eintreten, ergibt sich..
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 25: 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 26: 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" von 1984, 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 in etwa 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 dreht sich um die Hochachse und fällt torkelnd zu Boden.
Der Einfluss der Pfeilung der Tragflächen:
Bild 27: 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 28: 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 30: 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 40: 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 41: Hebelarm bei einfacher und bei doppelter V – Form.
Bild 42: 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.
In der heutigen, elektronischen Zeit besteht jedoch die Möglichkeit ein labiles Gleichgewicht durch Kreiselstabilisatoren auszugleichen. Hierdurch wird auch die Leistung etwas angehoben, da eine starke V-Form nicht mehr notwendig ist und soweit wird die Flügelfläche nicht verringert und das Modell fliegt doch stabil. Aber mit einer ordentlichen Flugmodellkonstruktion hat dies nicht mehr gemeinsam.
