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Montag, 02.03.2020 Wieso fliegt denn das?

Ein Flugzeug, also auch ein Modellflugzeug, erhält seinen Auftrieb über die Tragfläche. Diese ist so konstruiert, dass die Luft auf der gewölbten Oberseite viel schneller strömt als auf der Unterseite. Dadurch entsteht über dem Flügel ein starker Sog nach oben was somit auf das Modellflugzeug ausübt. Gleichzeitig entsteht auf der Unterseite ein Überdruck, der das Flugzeug nach oben drückt. Spannenderweise ist die Kraft die vom Sog kommt mehr als doppelt so groß wie die von der Druckseite. Unterschiedliche Profilformen (Profil = Längsschnitt durch die Tragfläche) ergeben unterschiedliche Steigwerte, aber auch unterschiedliche Fluggeschwindigkeiten.

 

In der Fliegerei gibt es keinen Vorteil ohne Nachteil: Soll das Modell großen Auftrieb liefern, wird es langsamer fliegen. Genauso ist es im umgekehrten Fall: Soll das Modell schnell fliegen, wird es nur geringeren Auftrieb liefern. Daraus leitet sich der alte Fliegerspruch ab: „Fahrt ist das halbe Leben“,

 

Ein Flächenflugzeug muss immer in Vorwärts-Bewegung sein, damit es oben bleibt. Bei einem motorbetriebenen Modell sorgt der Antrieb dafür dass die Vorwärtsgeschwindigkeit aufrechterhalten wird, ja sogar bei Steigflügen gegeben ist. Im antriebslosen Flug bei Segelflugzeugen oder Motorseglern im Gleitflug muss dafür gesorgt werden, dass das Modell immer „in Fahrt“ ist. D.h. Steigflüge (ist die Phase der Höhengewinnung) sind hier nur ganz begrenzt möglich, solange überschüssige Energie aus der vorherigen Geschwindigkeit da ist

 

Jetzt stellt sich natürlich die Frage, wieso ein Segelflugzeug aufsteigt. Die Piloten von Segelflugzeugen, manntragend oder mit dem Modell, suchen aufsteigende Luftmassen, um mit diesen nach oben zu steigen. Aufsteigende Luftmassen finden sich entweder in der Thermik oder als Hang Aufwind.

Jedes Tragflächenprofil erzeugt auch einen individuellen Luftwiderstand. Ein Flugzeug wird von diesem Profil-Widerstand abgebremst, bzw. muss eine genügend große Kraft dagegen aufbringen. Der zweite ist der Stirnwiderstand. Dieser wird von allen Teilen des Flugzeugs erzeugt, die sich der Luft in den Weg stellen (z.B. Rumpf, Leitwerke, Fahrwerk, Streben…) Bei aerodynamisch gut optimierten Flugzeugen ist der größte Widerstand der so genannte Interferenz-Widerstand. Dieser entsteht an den Flügelenden, durch das Bestreben der Luft von der Tragflächenunterseite auf die mit dünnerer Luft umgebene Tragflächenoberseite zufließen. So entsteht der so genannte Randwirbel.

Man kann ihn hervorragend spüren, wenn man an Verkehrslandeplätzen in der Einflugschneise steht. Bei modernen Flugzeugen versucht man diesen Randwirbel durch sogenannte Winglets (befinden sich am Flügelende und sorgen für bessere Seitenstabilität) zu minimieren. Weniger Randwirbel bedeutet weniger Widerstand und damit bessere Gleitleistung und geringerer Spritverbrauch.

((Winglets Bild finden))

 

Beim Helikopter entsteht der Auftrieb prinzipiell auf die gleiche Weise. Hier ist der sich drehende Rotor die Tragfläche. Da sich beim Helikopter die “Tragfläche“ dreht, kann er auf der Stelle stehen.

Der Nachteil: die Rotation des Rotors überträgt sich auf die Zelle. Diese dreht sich mit. Aus diesem Grund hat der Helikopter am Heck noch einen kleinen, senkrecht stehenden Rotor, mit dem dieser Drehbewegung entgegen gewirkt wird.

Steuerflächen und ihre Wirkung

Zur Steuerung eines Flugzeuges benutzt man verschiedene Ruder (Steuerflächen). Im Modellflugzeug werden diese Steuerflächen durch Stellmotoren, den so genannten Servos, bewegt. In der Hauptsache sind drei verschiedene Ruder im Einsatz: Höhenruder, Seitenruder und Querruder.

Mit dem Höhenruder steuert man das Flugzeug nach oben oder unten. Ein Ausschlag der Ruderfläche nach oben bringt das Flugzeug in einen Steigflug, Ausschlag nach unten in einen Sinkflug. Dieses Ruder sollte vom Einsteiger sehr dosiert eingesetzt werden.

Viele Einsteigermodelle haben zur Richtungssteuerung ausschließlich ein Seitenruder. Mit diesem, in Kombination mit einer entsprechenden Modellkonstruktion, lassen sich Kurven einwandfrei fliegen. Sowohl das Höhen- als auch das Seitenruder sind in der Regel am Heck des Flugzeugs angebracht.

 

Am Flugzeug befinden sich zwei Querruder (dient dazu das Flugmodell um die eigene Achse zu drehen), jeweils eines in der rechten und eines in der linken Tragfläche. Beide Ruder werden mit einem Steuerknüppel am Fernsteuersender bedient. Mit diesen Querrudern wird nun das Flugzeug in die Schräglage gebracht. Dazu schlägt das Querruder in der einen Tragfläche nach oben, und das in der anderen Tragfläche nach unten aus. Ist das Flugzeug in der gewünschten Querlage, werden die beiden Querruder wieder in Neutralstellung gebracht und das Flugzeug mit Hilfe von Höhenruder und Seitenruder durch die Kurve geflogen. Nach Beendigung der Kurve bringt man das Flugzeug durch einen gegensinnigen Querruder Ausschlag wieder in die neutrale Lage.

Dem fortgeschrittenen Piloten stehen weitere Ruder, und damit weitere Einflussmöglichkeiten auf den Flug, zur Verfügung. Mit Landeklappen (Bild 1) verringert man im Landeanflug die Fluggeschwindigkeit. Bei Segelflugzeugen (Bild 2) kommen Störklappen zum Einsatz, die den Sinkflug beschleunigen und damit die Landestrecke verkürzen. Mit Wölbklappen (Bild 3) verändert man die Form des Profils und kann somit in gewissen Grenzen Einfluss auf die Fluggeschwindigkeit bzw. das Steigverhalten eines Flugzeuges nehmen.

Funktion des Helikopters

Was beim Flächenflugzeug das Seitenruder ist, ist beim Helikopter der Heckrotor. Durch Veränderung der Drehzahl oder des Anstellwinkels (verändert den Schub) der Heckrotorblätter wird der Helikopter nach rechts oder nach links in Drehung versetzt. Man nennt diese Funktion beim Hubschrauber gieren. Die Wirkung von Höhen- und Querruder erzeugt der Hubschrauber durch Veränderungen in der Hauptrotorebene. Die Rotorblätter erfahren im Laufe ihrer Umdrehungen immer dann wenn sie hinten sind, einen größeren Anstell winkel, was den Hubschrauber nach vorne kippen lässt. Und umgekehrt. Beim Hubschrauber nennt man diese Funktion nicken.

Eine Erhöhung des Anstellwinkels der Rotorblätter und damit des Auftriebs auf der linken Seite bewirkt quasi einen Querruderausschlag nach rechts. Beim Hubschrauber nennt man diese Funktion rollen. Durch Erhöhen der Anstellung der Rotorblätter über den gesamten Kreis (bei einfacheren Modellen durch Erhöhen der Rotordrehzahl) bringt man den Helikopter in den Steigflug.

 

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