Ein Ferngesteuerter Hubschrauber (auch RC-Hubschrauber ) ist ein Modellflugzeug, das sich aufgrund der Unterschiede von einem RC-Flugzeug unterscheidet in Konstruktion, Aerodynamik und Flugtraining. Es gibt mehrere grundlegende Konstruktionen von RC-Hubschraubern, von denen einige (z. B. mit kollektiver Neigungssteuerung) manövrierfähiger sind als andere. Die manövrierfähigeren Konstruktionen sind oft schwieriger zu fliegen, profitieren jedoch von größeren Kunstflugfähigkeiten. [1]
Mit Flugsteuerungen können Piloten das Kollektiv (oder Drosseln, Hubschrauber mit festem Abstand), die zyklischen Steuerungen (Pitch und Roll) und das Heck steuern Rotor (yaw). [2] Durch die gleichzeitige Steuerung dieser Einstellungen kann der Hubschrauber dieselben Manöver wie Hubschrauber in voller Größe ausführen, wie etwa Schwebeflug und Rückwärtsflug, und viele andere Manöver, die Hubschrauber in voller Größe nicht ausführen können (z. B. umgekehrter Flug) Die kollektive Neigungssteuerung stellt eine negative Blattneigung bereit, um den Heli umgekehrt zu halten, und die Neigungs- / Giersteuerung muss vom Piloten umgekehrt werden. [3]
Die verschiedenen Hubschraubersteuerungen werden mit Hilfe kleiner Servomotoren (allgemein als Servos bezeichnet) ausgeführt. Bei der Heckrotorsteuerung (Yaw) wird üblicherweise ein Festkörper-Gyroskopsensor verwendet, um der durch Wind und Drehmoment verursachten Heckbewegung entgegenzuwirken. [4] Die meisten neueren Hubschrauber verfügen über eine Kreiselstabilisierung an den beiden anderen Drehachsen (Nick- und Drehachse) rollen). Ein solcher 3-Achs-Kreisel wird typischerweise als Flybarless-Controller bezeichnet, da er die Notwendigkeit einer mechanischen Sperrstange überflüssig macht. [5]
Die Motoren waren normalerweise mit Methanol betriebene Zweitaktmotoren, jedoch elektrisch Bürstenlose Motoren in Kombination mit einer Hochleistungs-Lithium-Polymer-Batterie (LiPo) sind heute üblicher und bieten im Vergleich zu Bürstenmotoren eine verbesserte Effizienz, Leistung und Lebensdauer, während sinkende Preise sie für Hobbybegeisterte zugänglich machen. Es werden auch Benzin- und Jet-Turbinenmotoren verwendet. [6]
Genau wie Hubschrauber voller Größe drehen Hubschrauberrotoren bei hohen Geschwindigkeiten und können schwere Verletzungen verursachen. Erst 2013 sind mehrere Todesfälle aufgetreten.
Typen von R / C-Hubschraubern [ edit ]
Übliche Energiequellen von Fernsteuerungshubschraubern sind Glühbrennstoff (auch als Nitrobrennstoff, Nitromethan-Methanol bezeichnet), elektrische Batterien, Benzin ( Benzin) und Turbinenmotoren. In den ersten 40 Jahren waren Glühkraftstoffhubschrauber die am häufigsten produzierten Typen. In den letzten 10 Jahren sind jedoch elektrisch angetriebene Hubschrauber zu einem Zeitpunkt gereift, an dem die Leistung und die Flugzeiten besser sind, aber normalerweise nicht so lang wie bei Glühkraftstoffhubschraubern.
Es gibt zwei Haupttypen von Systemen zur Steuerung der Hauptrotoren, mechanisches Mischen und zyklisches / kollektives Pitchmischen (CCPM). Die meisten früheren Hubschrauber verwendeten mechanisches Mischen. Heute verwenden fast alle R / C-Hubschrauber CCPM. [7]
Praktische elektrische Hubschrauber sind eine neue Entwicklung, haben sich jedoch rasch weiterentwickelt und werden immer häufiger und übertreffen Glow-Fuel-Hubschrauber. Turbinenhubschrauber erfreuen sich ebenfalls wachsender Beliebtheit, obwohl sie aufgrund der hohen Kosten für die meisten Menschen unerreichbar sind.
Internal Combustion (Nitro, Gas) [ edit ]
Die ersten RC-Hubschrauber wurden von Verbrennungsmotoren (Glow-Fuel oder Nitro sowie Benzin oder Benzin) angetrieben die Brennstoffquelle). Ursprüngliche Hubschrauber- "Klassen" basierten auf der Motorgröße. Ein Hubschrauber mit einem Hubraum von 0,30 cm (4,9 cm 3 ) war beispielsweise eine Klasse 30 und ein Hubschrauber mit einem Hubraum von 0,90 cm (14,7 cm 3 ). ) Motor wurde als Hubschrauber der Klasse 90 bezeichnet. Je größer und leistungsstärker der Motor ist, desto größer kann das Hauptrotorblatt sein und desto größer ist das Flugzeug insgesamt. Die typische Flugzeit für Nitro-Hubschrauber beträgt je nach Motorgröße und Abstimmung 7–15 Minuten.
Electric [ edit ]
Zwei kleine Elektrohubschrauber entstanden Mitte der 1990er Jahre. Dies waren der Kalt Whisper und das Kyosho EP Concept, die mit 7–8 × 1,2 Ah NiCad-Batterien und gebürsteten Motoren flogen. Die 540er-Bürstenmotoren befanden sich jedoch an der Grenze der Stromaufnahme, bei den stärkeren Motoren waren es oft 20 bis 25 Ampere, weshalb Probleme mit Bürsten und Kommutatoren auftraten.
Die jüngsten Fortschritte in der Batterietechnologie machen das elektrische Fliegen in Bezug auf die Flugzeit besser machbar. Lithium-Polymer-Akkus (LiPo-Akkus) sind in der Lage, den hohen Strom zu liefern, der für Hochleistungskunstflug benötigt wird, während sie dennoch sehr leicht bleiben. Typische Flugzeiten betragen je nach Flugstil und Batteriekapazität 4–12 Minuten.
In der Vergangenheit wurden elektrische Hubschrauber wegen der geringen Größe und des Mangels an Abgasen hauptsächlich im Innenbereich eingesetzt. Größere elektrische Hubschrauber, die für den Außenflug geeignet sind, und fortgeschrittener Kunstflug sind in den letzten Jahren Realität geworden und erfreuen sich großer Beliebtheit. Ihre Ruhe macht sie sehr beliebt für Flugplätze in der Nähe von Wohngebieten und an Orten wie Deutschland, wo strenge Lärmschutzvorschriften gelten. Nitro-Hubschrauber wurden auch mit handelsüblichen und selbst gebauten Kits in elektrische Energie umgewandelt.
Der kleinste ferngesteuerte Serienmodellhubschrauber (Guinness World Records 2006) ist der Picooz Extreme MX-1, der in vielen Spielzeugläden (obwohl dies infrarotgesteuert ist, kein Radio), Elektronikgeschäften und Internetgeschäften verkauft wird. kostet etwa 30 $ (28 £). Der nächstkleinste ist der Standard-Picooz-Hubschrauber.
Mehrere Modelle streiten sich um den Titel des kleinsten, nicht produktionsgesteuerten, ferngesteuerten Hubschraubers, darunter die Pixelito-Familie von Mikrohubschraubern, die Proxflyer-Familie und der Micro-Flugroboter.
Koaxial [ edit ]
Eine kürzlich erfolgte Innovation ist die von koaxialen elektrischen Hubschraubern. Die einfache Richtungssteuerung des Systems und die Unabhängigkeit von drehmomentinduziertem Gieren haben es in den letzten Jahren zu einem guten Kandidaten für kleine Modelle für den Einsteiger- und / oder Innenbereich gemacht. Modelle dieses Typs, wie im Fall eines Full-Scale-Hubschraubers, eliminieren das Drehmoment und können eine extrem schnelle Steuerungsreaktion haben, die beide in einem CCPM-Modell sehr ausgeprägt sind. Die meisten günstigeren Modelle haben keine Taumelscheibe, sondern verwenden einen dritten Rotor am Heck, um die Neigungssteuerung zu ermöglichen. Diese Hubschrauber haben keine Rollkontrolle und sind nur eingeschränkt mobil.
Während ein Koaxialmodell sehr stabil ist und auch in engen Räumen in Innenräumen geflogen werden kann, hat ein solcher Hubschrauber eine begrenzte Vorwärtsgeschwindigkeit, insbesondere im Freien. Die meisten Modelle haben eine feste Steigung, d. H. Die kollektive Steigung der Schaufeln kann nicht gesteuert werden, und die zyklische Steuerung wird nur auf den unteren Rotor angewendet. Wenn Sie nur die geringste Brise kompensieren, steigt das Modell an, anstatt selbst bei voller Anwendung von zyklischen Bewegungen vorwärts zu fliegen. Fortgeschrittene Koaxialkonstruktionen mit zwei Taumelscheiben und / oder Nicksteuerung (üblich für Koaxialhubschrauber mit großem Maßstab wie Kamovs) wurden als Modelle in Einzelprojekten realisiert, hatten jedoch bis 2014 keinen Massenmarkt [update].
Hubschrauber mit Mehrfachmotorenmodell [ edit ]
In jüngster Zeit sind Multirotorentwürfe sowohl in der RC-Hobby-Forschung als auch in der Forschung für unbemannte Luftfahrzeuge (UAV) populär geworden. Diese Fahrzeuge verwenden ein elektronisches Steuersystem und elektronische Sensoren, um das Flugzeug zu stabilisieren. Multirotoren sind im Allgemeinen günstiger, einfacher zu konstruieren und einfacher zu bedienen als RC-Hubschrauber. Dies machte Multirotor-Flugzeuge zu einer attraktiven Plattform für Amateur-Modellflugzeuge und Luftaufnahmen. [9][10]
Größenklassen [ edit ]
Nitro-RC-Hubschrauber werden in folgende Klassen eingeteilt:
- 30 Größe: Motor 0,3 Kubikzoll, Hauptmesser 550-600mm
- 50 Größe: Motor 0,5 Kubikzoll, Hauptmesser 600-620mm
- 60 Größe: Motor 0,6 Kubikzoll
- 90 Größe: Motor 0,9 Kubikzoll, Hauptmesser 690-710mm
Moderne RC-Hubschrauber werden im Allgemeinen nach der Länge der Hauptblätter (mit wenigen Ausnahmen) klassifiziert. Übliche Klassen sind:
- Micro (unter 200 mm Hauptklingen)
- Mini (240-420 mm Klingen) - klassisch als 300-450 bezeichnet.
- 500 (425-500 mm)
- 600 (600 mm)
- 700 (Standardwettbewerb) Größe)
- 800
Funkgerät [ edit ]
Radio [ edit ]
RC-Hubschrauber erfordern im Allgemeinen zwischen 3 und 6 Steuerkanäle (obwohl auch Hubschrauber mit einem 2-Kanal-Infrarot-Steuersystem vorhanden sind). Kleine Hubschrauber mit festem Abstand verwenden ein 4-Kanal-Funkgerät (Gas, Höhenruder, Querruder, Ruder). Kollektiv-Pitch-Modelle benötigen mindestens 5 Kanäle (Gas, Pitch, Höhenruder, Querruder und Ruder). Der 6. Kanal wird häufig für die Kreiselverstärkung verwendet. Aufgrund des normalen Zusammenspiels der verschiedenen Steuerungsmechanismen verfügen fortschrittliche Funkgeräte über einstellbare Mischfunktionen, wie z. B. Gas / Kollektiv und Gas / Ruder. [11] Die Preise für Funkgeräte variieren zwischen 50 und 3000 USD.
Frühe Funksteuerungssysteme verwendeten Amplitudenmodulation (AM) zur Übertragung ihrer Signale. In den späten 70er Jahren wurde die Frequenzmodulation (FM) allgemeiner.
Spreizspektrum [ edit ]
Systeme wie Spektrum und JR verwenden die DSM2-Methode (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS), bei der sie auf einem Paar fester Kanäle übertragen, die ausgewählt werden, wenn das Radio und der Empfänger eingeschaltet sind. Nachfolgende Systeme würden die Verwendung dieser Kanäle vermeiden und die Suche nach einem anderen nicht verwendeten Kanalpaar fortsetzen.
Mit beiden Methoden können viele Funkgeräte gleichzeitig senden, ohne sich gegenseitig zu stören. Die Futaba-Systeme wechseln die Frequenz ungefähr alle zwei Millisekunden. Selbst wenn zwei Sender denselben Kanal verwenden, tun sie dies nicht lange. Der Pilot bemerkt in der 1 / 500stel Sekunde kein ungewöhnliches Verhalten des Modells, dass er stört. Dies hat den Vorteil, einen Sender einzuschalten, ohne Rücksicht auf die Kanäle, die derzeit von anderen Pilotenfunkgeräten verwendet werden.
Ein Nachteil von 2,4 GHz ist, dass während der Installation Vorkehrungen getroffen werden müssen, da bestimmte Materialien wie Kohlefasern das Signal verdecken können. In einigen Fällen müssen Satellitenempfänger mit sekundären Antennen verwendet werden, um eine bessere Sichtverbindung mit dem Senderfunk aufrechtzuerhalten. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass ein 2,4-GHz-Standard erst entwickelt werden muss, damit Empfänger und Sender unabhängig vom jeweiligen Hersteller gemischt werden können.
Steuerelemente [ edit ]
Um einen RC-Hubschrauber mit einem Pitch zu fliegen, braucht man Zeit und Übung. Viele Modellbauer schließen sich einem Club an, um von erfahrenen RC-Piloten instruiert zu werden oder Online-Führern zu folgen. [12]
RC-Hubschrauber verfügen normalerweise über mindestens vier Steuerelemente: rollenzyklisches Pitch, Aufzug ( zyklische Vorwärtsneigung), Ruder (Gier) und Pitch / Gas (Pitch / Power). [3] Bei einem einfachen Flug ist das Funkgerät normalerweise so konfiguriert, dass die Tonhöhe bei 0% des Gasknüppels um -1 Grad liegt um 10 Grad bei 100% Gasknüppel. Es ist auch notwendig, die Drosselklappe in Verbindung mit der Steigung so zu modulieren, dass das Modell eine konstante Rotordrehzahl beibehält. Dies ist vorteilhaft für eine konstante und reibungslose Flugleistung.
Wenn eine Kunstflug-3D-Leistung erwünscht ist, wird automatisches Drosseln oder Leerlauf als Flugmodus verwendet. In diesem Modus reicht die kollektive Tonhöhe von ihrem negativen Grenzwert bei 0% Gaskontrolleneingang bis zu ihrem positiven Grenzwert bei 100% Gasknüppel. Andererseits wird die Drosselklappe automatisch moduliert, um eine konstante Rotordrehzahl aufrechtzuerhalten, und befindet sich normalerweise auf dem niedrigsten Wert, wenn der Drosselhebel zentriert ist und die Steigung 0 ist. In diesem Modus kann der Rotor einen Schub nach oben erzeugen (unter Verwendung von Negativ) Tonhöhe), die bei invertiertem Modell einen anhaltenden umgekehrten Flug ermöglicht. Normalerweise wird für diese Flugart ein fortschrittlicheres Computer-Radio verwendet, das die Anpassung des Drosselklassenmixes ermöglicht.
Die zyklischen Steuerelemente und die Giersteuerung sind in diesen beiden Modi nicht per definitionem unterschiedlich, obwohl 3D-Piloten ihre Modelle so konfigurieren können, dass sie viel schneller reagieren.
Konstruktion [ edit ]
Die Konstruktion besteht typischerweise aus Kunststoff, glasfaserverstärktem Kunststoff, Aluminium oder Kohlefaser. Rotorblätter werden typischerweise aus Holz, Glasfaser oder Kohlefaser hergestellt. Die Modelle werden normalerweise in Kit-Form von einem von etwa einem Dutzend beliebter Hersteller erworben und benötigen 5 bis 20 Stunden für die vollständige Montage.
Diese Modellhubschrauber enthalten viele bewegliche Teile, die denen von Hubschraubern in voller Größe entsprechen, von der Taumelscheibe bis zum Rotor und allem, was dazwischen liegt.
Die Konstruktion von Hubschraubern muss präziser sein als für Starrflügel-Modellflugzeuge, da Hubschrauber selbst für kleinste Vibrationen anfällig sind, was zu Problemen während des Fluges des Hubschraubers führen kann.
Aufgrund der geringen Größe und des geringen Gewichts der R / C-Hubschrauber und ihrer Komponenten können die Steuereingaben, insbesondere die zyklischen (Nick- und Wankbewegungen), eine sehr schnelle Reaktion haben und eine Rotationsrate verursachen, die viel schneller ist als die entsprechende Eingabe produzieren auf einem Flugzeug in voller Größe. Diese schnelle Reaktion kann das Fliegen des Modells unnötig erschweren. Aus diesem Grund verfügen die meisten Modellhubschrauber entweder über eine Flybar oder über elektronische Stabilisierungsgeräte.
Um die mechanische Komplexität zu reduzieren und die Genauigkeit der Taumelscheibensteuerung zu erhöhen, verwenden einige Hubschraubermodelle zyklisches / kollektives Pitchmischen.
Wettbewerb [ edit ]
Das aerobatische Hubschrauberfliegen folgte historisch den Regeln der Fédération Aéronautique Internationale, die für Hubschrauber mit F3C bezeichnet werden. Dazu gehören eine vorgegebene Routine des Schwebefluges und Kunstflug.
Eine fortgeschrittene Form des RC-Hubschraubers wird 3D genannt. Während des 3D-Fluges führen Hubschrauber fortgeschrittenen Kunstflug aus, manchmal in einer Freistilform oder in einer vorgegebenen Anzahl von Bewegungen, die von den Organisatoren des Wettbewerbs festgelegt wurden. Es gibt eine Reihe von 3D-Wettbewerben auf der ganzen Welt, zwei davon sind die 3D Masters in Großbritannien und die eXtreme Flight Championship (XFC) in den Vereinigten Staaten.
Im Jahr 2008 führte die Fédération Aéronautique Internationale die F3N-Klasse als provisorische Klasse für den internationalen 3D-Wettbewerb ein. 2010 erhielt F3N auf der CIAM-Plenartagung mit Wirkung zum 1. Januar 2011 die formale Genehmigung für den Wettbewerb.
Die F3N-Regeln sind auf der ganzen Welt einheitlich aufgestellt und geben den Ländern die Möglichkeit, bei einer alle zwei Jahre stattfindenden Weltmeisterschaft ein Team zu stellen. F3N wird in ähnlicher Weise wie 3D Masters und 3DX mit drei Runden durchgeführt, die aus Set Manövern, Freestyle Flight und Flight to Music bestehen.
Kommerzielle Anwendungen [ edit ]
Während einige Unternehmen RC-Multicopter für Luftaufnahmen mit geringer Flughöhe, für Filmaufnahmen, Polizeiarbeit und Fernbeobachtung oder -inspektion verwenden, werden RC-Hubschrauber nicht häufig verwendet für kommerzielle Zwecke. Eine bemerkenswerte Ausnahme ist das Sprühen von Getreide mit großen RC-Hubschraubern wie dem Yamaha R-MAX.
Die Vorschriften der US-amerikanischen Luftfahrtbehörde (Federal Aviation Administration) aus dem Jahr 2006, in denen alle kommerziellen Flüge mit RC-Modell und unbemannten Luftfahrzeugen (UAV) geerdet wurden, wurden umgestaltet, um eine offizielle FAA-Zertifizierung zu erfordern, bevor sie in den USA in irgendeiner Höhe fliegen durften. [13] muss sich bei der FAA registrieren und einen Wissenstest bestehen. Nicht gewerbliche Betreiber müssen sich nur registrieren, wenn die von ihnen geflogenen Modelle mehr als 250 g wiegen.
Hubschrauber vom Typ "Model" können gefährlich sein. Zur Vermeidung von Unfällen sind Sicherheitsvorkehrungen, eine ordnungsgemäße Wartung und ein Verständnis für die Mechanik und Flugeigenschaften der Modelle erforderlich. [14] Modellbauer, die an genehmigten Standorten fliegen, müssen die von nationalen Modellflugzeugorganisationen festgelegten Sicherheitsregeln einhalten. In den Vereinigten Staaten veröffentlicht und aktualisiert die Academy of Model Aeronautics (AMA) Sicherheitsregeln für alle Flugmodelle, einschließlich Fest- und Drehflügelmodelle. [15] Im Jahr 2014 haben mehrere Organisationen, die an unbemannten Luftfahrzeugsystemen interessiert sind, in Partnerschaft mit dem Bundesstaat Die Luftfahrtbehörde startete eine neue Aufklärungskampagne, um sicheres und verantwortungsbewusstes Fliegen zu fördern und um Hobbys und gewerbliche Nutzer zu unterstützen. Todesfälle [ edit ] Der alte Schweizer wurde in Mauensee in der Nähe seines Modellhubschraubers tot aufgefunden. Er hatte "schwere Kopf- und Armverletzungen". [17] Ein Vorfall im September 2013 in New York City hob die möglichen Gefahren von ferngesteuerten Modellhubschraubern hervor, als ein 19-jähriger Enthusiasten war Er war sehr erfahren im Fliegen von ferngesteuerten Hubschraubern und starb, nachdem eine seiner Hubschrauberklingen seinen Kopf getroffen hatte. [18] Miniaturhubschrauber sind ferngesteuerte Hubschrauber mit einem Gewichtseinstellung von wenigen Gramm bis zu hundert Gramm. Die meisten in der Produktion sind Spielzeug für Hobbyisten und Enthusiasten. Darüber hinaus gibt es viele Unternehmen, die Prototypen für militärische und Sicherheitsanwendungen herstellen. Miniaturhubschrauber sind beliebte Demonstrationen für die neuesten Technologien zur Miniaturisierung. [19] Beispiele für diese Art von miniaturisierten Modellen sind der E-Flite Blade CX und CX2 und das beliebte Verbrauchermodell Picoo Z. Zusammen mit dem Proxflyer ein Prototyp und Basis für viele Serienmodelle. Ein letztes Beispiel ist ein einmaliger Prototyp- und Technologie-Demonstrationsartikel, der von Seiko Epson entwickelt wurde und auf der Internationalen Roboterausstellung in Tokio der Flugroboter Seiko Epson Micro vorgeführt wird. Miniaturhubschrauber [ edit ]
Siehe auch [ edit ]
Referenzen [ edit ]
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