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Die Bell 429 von ROBAN/Scaleflying.de



Abschnitte:
- Wie es dazu kam
- Zusammenbau
  - Mechanik
    - Korrekturen
  - Rumpf
    - Ergänzung
  - Heck
    - Korrektur
  - Elektronik
  - Fertigstellung
- Fliegen
- Fazit
  - Anmerkungen
  - Überlegungen
- Weiteres
———
- Telemetrie
  - Sensoreinstellungen
  - Schutzkonzept
  - Sprachausgabe
  - Neuer Sender
  - Problem
  - Beispiel
  - Regler
———
- Antrieb
  - Kennwerte
  - Maximalwerte
  - Rundflug
  - Schweben
  - Rundflug 2
  - Rundflug 3
  - Rundflug 4
  - Nachprüfung
  - Schätzung



Bericht:

Wie es dazu kam

Scaleflying ROBAN Bell 429 im Karton

Hier geht es um mein Exemplar der ROBAN Bell 429 und wie es mir damit ergangen ist. Viel­leicht hilft das jeman­dem, so wie es mir immer hilft, Berichte anderer Modell­flieger zu lesen.

Einige allge­meine Infor­mationen zu diesem Modell gibt es hier auch, einiges ist im Internet zu finden (siehe "Weiteres"), aber das meiste ist das, was ich gerne gelesen hätte, bevor ich diesen Hub­schrauber zusammen­ge­baut habe.

Manches trifft sicher auch auf die anderen Modelle aus der "Super­scale"-Reihe von ROBAN zu. Sie sind alle ähn­lich auf­ge­baut und ent­halten die gleiche 800er Mechanik.

 

Nachdem ich 2020 mit meiner HIROBO Schweizer 300 sechs schöne Flug­stunden ange­sammelt hatte, wir aber im nächsten Corona-Lockdown saßen, wollte ich einen noch größeren Modell­hub­schrauber haben – wahr­schein­lich aus reiner Gier. Er sollte mindestens vier Blätter am Haupt­rotor haben und wieder "scale" sein, also nicht für Kunstflug – sozusagen altersgerecht (mittlerweile noch wichtiger).

Eine Hughes 500 hätte mir immer noch gut gefallen, aber ihr Rumpf ist im Ver­hält­nis zum Haupt­rotor noch größer als bei der Schweizer 300. Das sähe nicht nur massig aus, sondern würde – mit dem besonders hohen Lande­gestell – sehr hoch werden. Dann hätte ich wohl Probleme beim Ver­laden ins Auto (dachte ich zumindest damals, aber das war falsch).

Etwas "schlankeres" musste es also sein – wie die Bell 429. Die von Air Zermatt kannte ich von Fern­sehen und YouTube und sie gefiel mir aus­nehmend gut (und offen­bar nicht nur mir, sondern vielen). Ein Vereins­kollege, der den 700er Tiger von ROBAN/Scaleflying.de besitzt, brachte mich dann auf das Modell. Er hat mir dringend zugeraten, nicht die 600er, sondern die 700er B 429 zu nehmen (und hätte mir zu einer 800er geraten, wenn es die gegeben hätte).

Als das Paket dann so bei mir auf dem Teppich lag, bekam ich doch einen Schrecken, was ich mich da getraut hatte. Aber wenn der Heli erst einmal gebaut ist, würde ich mich wohl an seine Größe gewöhnt haben. Außer­dem sieht er auf dem Flug­platz nicht mehr so mächtig aus, wie ich von dem 700er Tiger und einem 800er Airwolf weiß – und größer fliegt schöner, da hatte ich keine Sorge.

Die Größe ist also als 700 ange­geben, wobei die neuen Rotor­blätter 720 mm lang sind – gibt 1,60 m Rotor­durch­messer (1,56 m laut Anlei­tung). Die Mechanik wird als 800er bezeichnet, weil sie für diese Größe gemacht ist (und dies ist ein 4-Blatt-Rotor), und ein 750er Motor mit 450 kv wird in der Anleitung genannt. Ein 700er Motor (natür­lich mit 12s LiPo-Akku) passt aller­dings mit seinem Durch­messer gerade gut hinein und reicht laut Scaleflying.de auch gut aus (dies ist ein Scale-Heli), ebenso wie die von Scaleflying.de empfohlene Rotor­dreh­zahl von 1100 U/min. Das Gewicht ist mit 8 oder 9 kg ange­geben, je nach­dem wo man nach­liest. Wie zu ver­muten war, stellte sich 9 kg als realistisch heraus und 8 kg als absolute Unter­grenze. Die Maßangaben in der Anleitung stimmen, der Maß­stab ist 1:7 – etwas kleiner als bei der HIROBO Schweizer 300 (1:6,32).

Auf YouTube habe ich unge­fähr 40 Videos von der ROBAN Bell 429 gefunden (siehe "Weiteres"). Wenn dort der Antrieb erwähnt wird, dann ist es meist ein größerer Motor (750 oder sogar 800) mit höherem kv und eine höhere Rotor­dreh­zahl. Das kam mir etwas über­trieben vor und ich ver­traute eher den Empfehlungen von Scaleflying.de, die mir sogar auf Anfrage per E-Mail noch einmal bestätigt wurden (danke!). Um aus Ver­trauen Gewiss­heit zu machen, wurden Antrieb (siehe unten) und Rotoren des Modells im Flug­simulator abge­bildet – und ja, die Angaben sind richtig.

Was mir etwas Sorgen machte war meine Uner­fahren­heit. Zwar weiß ich, wie alles funk­tioniert, aber ich habe keine praktische Erfahrung. Die HIROBO Schweizer 300 war eine gute Übung, aber da war alles per­fekt vorbe­reitet und beschrieben. Die Anlei­tung zur B 429 hatte ich vor dem Kauf schon von der ent­sprechenden Webseite von Scaleflying.de herunter­geladen. Sie kam mir recht kurz und etwas ver­wirrend vor und das bestätigte sich, als der Heli geliefert war. Drei zusätz­liche Zettel ent­hielten wichtige Informa­tionen, die in der Anlei­tung (Version 2.0 – Mai 2016) noch nicht enthalten sind, aber das war es auch.

Auf dem YouTube-Kanal von Scaleflying.de gab es vier nütz­liche Videos, in denen die Montage einer 800er-Mechanik gezeigt wurde. Besonders wurde darauf hinge­wiesen, daß die Mechanik vor­montiert ist, aber komplett zer­legt und dann mit Sicherungs­mittel wieder zusammen­gebaut werden soll. Außer­dem soll das Zahn­flanken­spiel der Kegel­rad­getriebe zum Heck­rotor geprüft und gegebenen­falls mit (im Bau­satz ent­haltenen) Unter­leg­scheiben einge­stellt werden (und in dieser neueren Version auch das Spiel des Schräg­kugel­lagers an der Haupt­rotor­welle).

Was mich gleich irritierte war der Hin­weis, daß Schrauben mit Wärme gelöst werden müssen, wenn sie durch Sicherungs­mittel zu fest sitzen. Mein Vereins­kollege meinte, die Vor­montage spart die Ver­packung der vielen Einzel­teile und die genaue Beschreibung ihrer Montage. Das leuchtete mir ein, aber warum war dann schon Sicherungs­mittel ver­wendet und – wie sich später heraus­stellte – die Winkel­getriebe (wie auch das Schräg­kugel­lager) schon mit Unter­leg­scheiben einge­stellt und gefettet? Für mich sieht es eher nach Haftungs­aus­schluß aus und das hat mich zunächst sehr gebremst.

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Zusammenbau

Der Hub­schrauber ist günstig für das, was er bietet, aber er kostet trotz­dem eine Menge Geld. Deshalb wurde er zum Weih­nachts­geschenk erklärt und zunächst nicht ausge­packt. Die ver­bleibende Zeit wurde genutzt, um die nötigen (und ins­gesamt noch ein Viertel mehr als der Bau­satz kostenden) Kompo­nenten zu beschaffen: Motor, Regler (noch ohne Kondensatoren) mit USB-Adapter, Sicher­heits­schalter für Antriebs­akku (noch ohne Wider­stand) mit Empfänger­adapter, vier Servos, Kreisel­system ("flybar­less"), Empfänger, Tele­metrie (GPS, zwei Spannungs­sensoren, Auf­zeichnungs­gerät), Schalter/Mischer für zwei Empfänger­akkus, Kabel und Stecker – aber noch keine Akkus. Am ersten Weih­nachts­tag wurde dann ausgepackt und als erstes die Mechanik unter­sucht.

Mechanik

Komponenten der Mechanik

Von rechts: Mechanik, einge­schweißt die Teile des Motor­wellen-Stütz­lagers, Haupt­rotor­kopf, Heck­rotor­ mit Winkel­getriebe, Heck­rohr mit Heck­welle ver­packt, Haupt- und Heck­rotor­blätter – wunder­bar!

Besonders gefiel mir, daß ich die neueste Version bekommen habe, in der noch einiges ver­bessert wurde: Stütz­lager für die Motor­welle, schräg­ver­zahntes Haupt­getriebe, Schräg­kugel­lager für die Haupt­rotor­welle, längere Hebel für die Taumel­scheibe, dadurch längere Hebel­arme an den Servos, Blatt­an­lenkungen ohne Taumel­scheiben­mit­nehmer, längere Rotor­blätter, Haupt­rotor­blätter mit S-Schlag-Profil.

Das sollte ich also alles aus­ein­ander­nehmen? Die Freude wich Ärger. Des­halb habe ich mich oft gar nicht mit dem Heli befassen wollen. In Zeiten, in denen ich gelassener war, habe ich die Videos von Scaleflying.de angeschaut, über die Montage von Getrieben gelesen und immer wieder Mechanik und Rotor­köpfe untersucht.

Zwischen diesem Bild und dem nächsten liegen schließ­lich neun Monate. Im Sommer ging es dann aber ganz schnell. Die Rotor­köpfe wurden kontrolliert und erwiesen sich als fest (mit Sicherungs­mittel) verschraubt. Die Mechanik wurde teil­weise demon­tiert, um das Winkel­getriebe umzu­bauen, dann mit Sicherungs­mittel wieder zusammen­gebaut.

 

komplette Mechanik fertig montiert

 

Das Ergebnis gefällt mir sehr gut, auch wenn ich immer noch unsicher bin – wegen der Schrauben­sicherung, des Getriebe­spiels, des Lager­spiels. Das Heck­rohr liegt übrigens wirk­lich etwas schräg; so ist es dann im Rumpf angeordnet. Die 800er-Mechanik (genannt SM2.0 Mechanics) von ROBAN ist im Prinzip immer gleich, aber die Carbon-Seiten­teile sind für jedes Modell anders (und einige Wellen auch). Bei der B 429 liegt eben das Heck­rohr schräg und relativ hoch. Hier gibt es auch kein 45°-Winkel­getriebe im Heck­rohr wie beim Tiger.

Mechanik ohne Heckrotor

Die beiden Abstrebungen des Heck­rohrs sind aus Carbon, die Beschläge aus Alu­minium. In einem der Videos von Scaleflying.de wird erwähnt, daß sie bei jedem Modell anders ange­bracht werden und man an Unterleg­scheiben die vorge­sehenen Schrauben an den Seiten­teilen erkennt. So war es auch und das Ganze passt so durch die Öffnung hinten im Rumpf, also wird es wohl stimmen.

Der Motor treibt einen Zahn­riemen, den man seit­lich aus dem Rahmen hervor­kommen sieht. Über der großen Zahn­riemen­scheibe sitzt ein stählernes Ritzel, welches das hier sicht­bare weiße Kunst­stoff­zahn­rad (Groß­rad) und damit die Haupt­rotor­welle antreibt.

 

Die drei Taumel­scheiben­servos sind jeweils mit einem 90°-Umlenk­hebel in klassischer 120°-Anord­nung angelenkt. In dieser neuen Aus­führung sind die drei Umlenk­hebel länger als früher und die drei Schub­stangen zum Servo alle gleich lang.

Motor auf der Mechanik montiert

Der KONTRONIK Pyro 700-45 (kv 450) wurde wegen der guten Erfahrungen mit dem Pyro 600-09 (kv 930) in meiner HIROBO Schweizer 300 gewählt. Mit unge­fähr halb so großem kv ist er für 12s statt 6s LiPo vorgesehen.

Ein stärkerer Motor ist laut Scaleflying.de nicht nötig (finde ich jetzt auch, siehe unten). Wenn ich einen solchen denn wollte, dürfte er aber keinen wesent­lich größeren Durch­messer (als diese 51 mm) haben, damit er noch in die Aus­buchtung des Rahmens passt.

Man muß sich bei der Montage des Motors ent­scheiden, ob die sehr steifen An­schluß­drähte (nicht -kabel) schräg nach vorne links oder rechts zeigen sollen. Das hängt davon ab, wie der Regler davor ange­bracht werden soll (siehe unten).

 

Der Motor sitzt auf einer Art Schlitten, der mit zwei Schrauben nach vorne (links im Bild) gezogen wird, um den Zahn­riemen der ersten Getriebe­stufe zu spannen.

Stützlager für die Motorwelle

Hier sieht man die beiden Spann­schrauben und das Zahn­riemen­getriebe. Wenn der Zahn­riemen richtig gespannt ist, werden die vier Schrauben in den Motor festge­zogen. Ich habe blanke Schrauben und Unter­leg­scheiben ver­wendet (hier gut zu unter­scheiden), während (recht kurze) schwarze dem Bau­satz bei­lagen.

Das T-förmige Stück ist das Stütz­lager für die Motor­welle. Es hat drei "Füße", die mit drei der Schrauben, die Motor und Spann­schlitten klemmen, mitge­klemmt werden – eine "Fummelei", aber mach­bar. Ich hoffe nur, daß ich beim Anziehen der Schrauben keine Ver­spannung der Welle hervor­gerufen habe.

 

Nur dann ver­hindert das Stütz­lager dauernde Krag­last auf der Motor­welle und ist deshalb eine sehr gute Sache. Man muß aber auch die Aus­führung des Motors mit dem längsten Wellen­stummel nehmen – hier 38,5 mm (6 mm Durch­messer) – und das Riemen­ritzel mit den Maden­schrauben zum Motor hin ein­bauen – nicht wie in der Anleitung zuerst gezeigt, sondern wie speziell für das Stütz­lager gezeigt und wie im Video.

Übrigens hatte ich gehofft, daß sich der Zahn­riemen zwischen den beiden Seiten­scheiben des Ritzels auf der Motor­welle zentrieren würde. Beim Probe­lauf zeigte sich aber, daß er der Schwer­kraft folgt und gegen die untere Scheibe läuft. Ich musste das Ritzel noch ein­mal lösen und einen Milli­meter weiter nach oben (zum Motor hin) ver­setzen, damit der Zahnriemen im Betrieb mittig auf dem großen Abtriebs­rad läuft. Das halte ich für wichtig, denn wenn der Zahn­riemen auf dem Rand des Ab­triebs­rades laufen würde, wäre er in kurzer Zeit zer­stört. Man braucht einen Inbus­schlüssel mit Kugelkopf, der schräg angesetzt werden kann, und muß darauf achten, die recht kurzen Madenschrauben gerade (nicht verkantet) in das Gewinde zu drehen.

Die Zähne­zahlen des Zahn­riemen­getriebes sind 22 und 78 – Unter­setzung 3,55:1. Dann folgt die zweite Getriebe­stufe mit schräg­ver­zahntem Stahl­ritzel und Kunst­stoff­rad – Zähne­zahlen 20 und 78, Unter­setzung 3,9:1. Die Unter­setzung vom Motor zum Haupt­rotor beträgt folg­lich 13,83:1. Setzt man die empfohlene Haupt­rotor­dreh­zahl von 1.100 U/min voraus, dann muß der Motor mit 15.210 U/min laufen – kein Problem bei 30.000 U/min Maximal­dreh­zahl (und 12s LiPo).

Heckrotorgetriebe

Unter dem großen Zahn­riemen­rad sitzt ein Kunst­stoff­zahn­rad des Heck­rotor­getriebes. Das zweite Zahnrad dahinter treibt die senk­rechte Welle zum Winkel­getriebe darunter an. Letzteres ist, wie das Winkel­getriebe am Heck­rotor, 1:1 unter­setzt.

Die Zähne­zahlen des Stirn­rad­getriebes sind 40 und 32, also ist die Über­setzung 1:1,25. Mit der Unter­setzung 3,55:1 der ersten Getriebe­stufe beträgt die Unter­setzung vom Motor zum Heck­rotor dann 2,84:1. Bei 1.100 U/min Haupt­rotor­dreh­zahl läuft der Heck­rotor mit 5.363 U/min (1:4,9). Mit seinen 290 mm Durch­messer (280 mm laut Anlei­tung) und vier Blättern dürfte er also einige Kraft haben (und der Simulator bestätigte das schon).

 

Das Winkel­getriebe wurde "umge­dreht", das heißt das Zahn­rad auf der senkrechten Welle wurde von oben nach unten ver­setzt, um den Dreh­sinn umzu­kehren. Jetzt dreht der Heck­rotor richtig herum, nach Vorbild und wie es "aero­dynamisch" sein soll.

Dieses Winkel­getriebe macht mir immer noch Sorgen, obwohl alles richtig aus­sieht und funktioniert. Es war auch ein Anleitungs­blatt beige­legt, auf dem besonders auf das wichtige Ein­stellen des Getriebes hinge­wiesen wird, und dort ist es so wie hier abge­bildet. Wahr­schein­lich zeigt das Bild aber das Getriebe eines anderen Hub­schrauber­modells, viel­leicht mit rechts­drehendem Haupt­rotor. Jeden­falls war die Abflachung der Welle für die Madenschraube des Kegelrades nicht symmetrisch und musste (mit Schleifscheibe in Dremel) ver­längert werden. Der falsche Dreh­sinn des Heck­rotors war also sozu­sagen ernst gemeint. Meine kurze E-Mail-Anfrage bei Scaleflying.de, ob es einen besonderen Grund dafür gibt und ob es Gründe gegen den Umbau gibt, wurde ein­fach nicht beant­wortet. Mein einziger Anhalts­punkt war eine Explosions­zeich­nung:

vorderes Winkelgetriebe

Sie zeigt die Bestand­teile (Ersatz­teile?) des Getriebes sehr gut und in der Lage, in die ich sie jetzt gebracht habe. Die Anmerkung darunter lautet auf Deutsch: "Um die richtige Drehung und Funktions­weise des Heck­rotors zu erreichen, kann es nötig sein, das Antriebs­zahn­rad und die Abstands­hülse umzudrehen." Aber bedeutet das auch, was ich darunter verstehe? Wie auch immer…

Den Umbau des Getriebes habe ich genutzt, um mir alle Details anzu­schauen. Dazu habe ich das ganze Getriebe aus dem Rahmen ausge­baut, was recht auf­wendig war. Es geht auch einfacher, wenn man die untere Lager­platte abschraubt und das Stirn­rad oben sowie das Kegel­rad löst. Dann kann man die senk­rechte Welle aus den Zahn­rädern und der Messing-Distanz­hülse nach unten heraus­ziehen. Vor­her war also das Kegel­rad oben und die Hülse unten. Das wurde umge­dreht und alles passte wie vor­her.

 

Über dem Zahn­rad lagen zwei Distanz­scheiben, um das Getriebe einzu­stellen. Die Scheiben wurden natür­lich jetzt unter das Zahn­rad gelegt. Nach meiner Meinung war das Getriebe damit schon richtig einge­stellt; man darf sich nur nicht darauf ver­lassen, weil Scaleflying.de nicht haften würde. Das ist keine theoretische Frage, denn mein Vereins­kollege hat seinen Tiger zwei­mal durch Absturz ver­loren, weil das 45°-Winkel­getriebe zum Heck­rotor versagt hat. Es war natür­lich seine Schuld, das heißt er hat nichts ersetzt bekommen. (Jetzt über­legt er, ob er statt dessen eine biegsame Welle einbaut oder das neue Getriebe von ROBAN, das viel besser zu sein scheint.)

Aus drei Gründen glaube (oder hoffe) ich, daß meine B 429 nicht wegen Getriebe­schadens abstürzen wird: (1) Die 90°-Winkel­getriebe sind offen­bar nicht anfällig oder kritisch, denn Helikopter Baumann bietet 45°-Getriebe mit drei 90°-Zahn­rädern an – hier. (2) Bei der Unter­suchung des Getriebes wurde mir klar, daß beide Kegel­räder so einzu­stellen sind, daß die Zähne nicht ver­setzt zuein­ander stehen. (Bei den schad­haften 45°-Getrieben sind die Zähne ganz klein­geschliffen, aber bei einem der beiden Räder außen nicht.) Wenn das schon nicht stimmt, lässt sich auch das Zahn­flanken­spiel nicht richtig ein­stellen. (3) Die 90°-Winkel­getriebe haben ein starres, offenes Gehäuse, so daß die richtige Ein­stellung sicht­bar ist. Die 45°-Getriebe haben ein etwas weiches, geteiltes geschlossenes Gehäuse, so daß die letzt­liche Ein­stellung nicht sicht­bar und viel­leicht eine richtige Ein­stellung nicht ein­mal wahr­schein­lich ist.

ROBAN müsste es wirk­lich wie HIROBO machen: auf jeden Fall ein solches Getriebe wie das 45°-Getriebe fertig montiert und einge­stellt liefern. Sie könnten es viel­leicht so konstruieren, daß keine Ein­stellung nötig ist, oder zumindest eine Vor­richtung bauen, mit der die Ein­stellung leicht und sicher gelingt – aber im Werk. Sie müssten die Ver­ant­wortung, das heißt Haftung über­nehmen, aber das bekommen sie wohl nicht hin.

Aller­dings weiß ich nun immer noch nicht, wie ich ein­stellen soll, und kann nur raten. Im Video zeigte Herr Illig von Scaleflying.de ganz gut, wie man den Zahn­riemen richtig spannt. Aber in dem Winkel­getriebe stocherte er nur mit einem Schrauben­zieher herum (geht auch nicht anders, es ist ja nichts zu sehen) und sagte dazu, daß man das Spiel richtig ein­stellen muß – aber nicht wie. Nach meiner Meinung war das Winkel­getriebe richtig einge­stellt, das heißt ich könnte es nicht besser machen.

Heckrotor

Das galt auch für das Getriebe hinten am Heck­rohr. Es ist aus den gleichen Teilen aufge­baut wie das Winkel­getriebe vorn, nur sind die Lager­platten näher bei­ein­ander. Man kann leicht sehen, daß beide Kegel­räder richtig zuein­ander stehen. Und durch Bewegen der Wellen kann man spüren, daß kaum Spiel zwischen den Zahn­flanken ist. Gefettet waren die Kegel­räder auch schon.

Der Heck­rotor wurde auf den umge­kehrten Dreh­sinn um­ge­baut: die Anlenk­hebel von den Kugel­köpfen abge­zogen; die Blatt­halter umgedreht, so daß die Anlenkung "vor­eilt"; die Kugel­köpfe heraus­gedreht und umge­kehrt wieder einge­schraubt (natür­lich mit Sicherungs­mittel); die Anlenk­hebel wieder aufge­steckt. Dadurch ist der recht­winklige Um­lenk­hebel in Normal­lage wieder (geo­metrisch vor­teil­haft) parallel zur Stoß­stange beziehungs­weise der Heck­rotor­welle. Wie hier gezeigt, bedeutet das ein paar Grad positiven Anstell­winkel, um das normale Dreh­moment des Haupt­rotors aus­zu­gleichen, und gleichen Aus­schlag von hier nach beiden Seiten.

 

Jetzt dreht der Heck­rotor rechts herum (wie hier im Bild gesehen), die Heck­rotor­blätter laufen oben nach hinten, mit dem Haupt­rotor­abwind und nicht gegen ihn. So ist es beim Vor­bild und so ist es auch (fast immer) "aero­dynamisch" richtig.

Heckservo

Das Heck­servo (hier: XServo X75 BLHV) wird vorne am Heck­rohr ange­klemmt – eine ein­fache und saubere Lösung. In der Anleitung und in Bildern habe ich mindestens vier ver­schiedene Mög­lich­keiten gesehen, wie herum man die Klemm­stücke, die Befestigungs­platte und das Servo anbringen kann und wie gerade oder schräg das ganze auf das Heck­rohr geklemmt wird. Dies war eine der Mög­lich­keiten und sie schien mir die eigent­lich gemeinte zu sein (aber sicher bin ich nicht).

 

Das Heck­rohr ist ganz dünnes Alu­minium und sein vorderes Ende war beim Trans­port etwas einge­bördelt. Es musste mit großer Kraft in die Fassung am Umlenk­getriebe gedreht und gedrückt werden – glück­licher­weise wurde nichts anderes dabei verbogen.

Taumelscheibenservos und Kreiselsystem

Auch die Taumel­scheiben­servos (hier: XServo X70 BLHV) sind sehr gut angelenkt. Sie sitzen so in einem besonderen Rahmen, daß alle drei Anlenk­stangen gleich lang sind. Die Längen­an­gabe (96 mm) ist richtig, nur die mittlere Stange muß etwas kürzer sein, weil sie weniger schräg steht.

Auf YouTube wurde mehr­fach gezeigt, daß man die mittlere Stange etwas kröpfen (im Bogen biegen) müsse, um eine Kollision mit dem mittleren Umlenk­hebel zu ver­meiden. Herr Illig hat in einem seiner Videos betont, daß es prak­tisch keine Kollision geben kann. Ich kann bestätigen, daß die mittlere Anlenk­stange nicht gebogen werden muß.

Der mittlere Anlenk­hebel ist übrigens drei­eckig und hält den unteren Teil der Taumelscheibe gegen Ver­drehen fest. Somit wird kein besonderer Halter benötigt.

 

Die Kugel­gelenke bestehen aus einem recht harten Kunst­stoff und haben (des­halb?) ein klein wenig Spiel. Selt­sam – bis­her kannte ich nur Gelenke aus zähem Kunst­stoff und musste sie immer mit einer Flach­zange etwas drücken, damit sie nicht zu stramm sitzen.

Für das Kreisel­system (Flybarless-System) gibt es einen eigenen Platz, so daß es nahe bei den Servos installiert ist und genau parallel zur Haupt­rotor­ebene liegt. Die Kabel sind gegen Scheuern an den Kanten der Aus­schnitte geschützt, weil sie dort mit aufge­schnittenem Kraft­stoff­schlauch umhüllt sind.

Das Micro­beast Plus HD wurde wegen der guten Erfahrungen mit dem Micro­beast Plus in meiner HIROBO Schweizer 300 gewählt. Diese Version HD (heavy duty) hat eine zusätz­liche MPX-Buchse als Hoch­strom­an­schluß, rat­sam wegen der hier ver­wendeten Hoch­leistungs­servos, die wiederum wegen der modernen Taumel­scheiben­an­lenkung nötig sind. Die vier Hoch­volt-Servos ziehen durch­schnitt­lich unge­fähr 5 A Strom, viel mehr als die in der HIROBO Schweizer 300. Zum Microbeast gehört sogar ein Schalter, den ich aber nicht benutze, weil ich (statt eines BEC) ohne­hin den Schalter/Mischer (siehe unten) für zwei parallele Akkus habe, und die wiederum zur Sicher­heit.

Einige Umstände hatte ich mit den Servo­armen: In der Anleitung wird empfohlen, solche aus Metall (Alu­minium) zu nehmen. Ein zusätz­liches Informations­blatt gibt an, daß für die neue Version der Taumel­scheiben­an­lenkung die Servos mindestens 13 mm Hebel­arm haben müssen. Später bestätigte sich, daß dies eine Mindest­anforderung ist. Das Microbeast will wissen, wie viel Servo­weg für genau 6° Pitch nötig ist, damit es nicht zu heftig reagiert. Mit 13 mm Servo­hebel­arm reichte der maximal einstell­bare Wert nur für 5,6° – das Microbeast ist auch mit diesem Wert zufrieden, aber der Hebel­arm könnte etwas größer sein, mindestens 14 mm lang.

Passende Alu-Servo­arme sind über­haupt schwer zu bekommen, mit 13 mm fand ich nur einen. Er passt aber nicht auf die Servo­welle (nicht richtig ent­gratet, beim Eloxieren ange­schwollen, aber auch Servo­welle zu dick!) und hat ein Gewinde­loch von 3 statt 2 mm Durch­messer. Später erfuhr ich vom Händler, daß XServo eine eigene Ver­zahnung der Servo­welle hat, und es werden keine Alu-Servo­arme dafür her­ge­stellt – Mist! In einem Video von Scale­flying.de hieß es all­ge­mein, daß Alu-Servo­arme schwer zu bekommen sind, aber Kunst­stoff­arme auch gehen. Also kamen die mit­ge­lieferten Kunst­stoff­arme auf die Servos – zunächst die mit 13 mm Hebel­arm (Bild oben).

Die Mechanik bildet eine betriebs­fähige Ein­heit. Frühere Versionen hatten sogar einen Vorbau für den Regler, daran zwei weitere Befestigungs­laschen, aber davon ist man offen­sicht­lich abge­kommen. Jetzt müssen vier Laschen reichen und der Regler wird vor der Mechanik oben auf die Kabinen­decke geschraubt.

Nach Fertig­stellung der Mechanik wurde ein Probe­lauf mit den 12s-Antriebs­akkus durch­ge­führt. Der Regler wurde als Dreh­zahl­regler (governor) einge­stellt und die Soll­dreh­zahl einge­lernt. Nach kurzem Ein­laufen der Zahn­räder und Lager lief der Antrieb ruhig und leicht. Der von der Tele­metrie des Reglers gemessene Strom ist ein Maß für das Reibungs­moment und deutet darauf hin, daß der Gesamt­wirkungs­grad des Haupt- und Heck­rotor­getriebes unge­fähr 94% beträgt.

Korrekturen

Aus mehreren Gründen ruhte der Weiter­bau für längere Zeit. Dann bekam ich einen neuen Sender (PowerBox ATOM), das Microbeast bekam ein nütz­liches Update und alle Ein­stellungen wurden über­prüft. Bei der Gelegen­heit wurden auch die Pitch­winkel der vier Haupt­rotor­blätter (genauer: Blatt­halter) ange­glichen. Weil die Kugel­gelenke immer nur um eine halbe Umdrehung ver­stellt werden können, blieb eine Differenz von maximal 0,2°.

Auch der Regler bekam ein nütz­liches Update und etwas veränderte Einstellungen. Während des anschließenden Probe­laufs wurden die Solldrehzahlen neu justiert. Bei manchen Dreh­zahlen zeigten sich Schwingungen im Heckrotor­antrieb. Das sah nach einem ver­rutschten Kugellager aus, konnte aber auch am großen Spiel im Antrieb liegen (in den beiden Kupplungen der Welle) und nach Montieren der Blätter verschwinden.

Kupplungsstück der Heckrotorwelle

Zwischen­zeit­lich hatte mich ein freund­licher Heli­flieger per E-Mail darauf hinge­wiesen, daß die Kupplungs­stücke der Heck­rotor­welle mit Links­gewinde an die Welle geschraubt sind. (Danke Roberto! Diese Information hatte ich mir von Scaleflying.de erhofft, aber nicht bekommen.) Die Teile können sich also lösen, wenn die Welle rechts herum läuft, wie in meinem Fall, weil ich das vordere Winkel­getriebe umge­dreht habe. Was also tun?

 

Zuerst wurde das Winkel­getriebe am Heck angeschaut. Es läge nahe, das Abtriebs-Kegel­rad von der rechten auf die linke Seite der Heck­rotor­welle zu versetzen, um hier den Dreh­sinn des Heck­rotors umzu­kehren. Dann hätte ich das Winkel­getriebe vorne wieder umdrehen können und die Welle würde links herum laufen. Leider ist das Getriebe hinten aber nicht symmetrisch aufge­baut, läßt sich also nicht umdrehen. Trotzdem wurde es aus­ein­ander­genommen, gereinigt, geölt und gefettet und wieder zusammengebaut. Jetzt läuft es leichter als vorher, wie das vordere auch. Übrigens waren (und sind) unter dem Ab­triebs­kegel­rad zwei Distanz­scheiben, also war das Getriebe offen­bar schon einge­stellt.

In einem Forum hatte ich dann eine Diskussion über die ROBAN-Heck­rotor­getriebe gefunden (August 2020, hier). Dort schrieb jemand, daß er die Kupplungs­stücke auf der Welle gesichert hat, indem er quer durch das Gewinde bohrte und eine 2mm-Schraube einbaute. (Das empfiehlt Helikopter Baumann als ROBAN-Händler – hier.)

gesichertes Kupplungsstück

Mein Gedanke: Es könnte auch eine einfache Verstiftung reichen, das heißt 2 mm durch­bohren und ein 8 mm langes Stück Stahl­draht mit Loctite-Kleber ein­kleben. (So habe ich es an meiner HIROBO Schweizer 300 gemacht – hier.) Dann wurden die Löcher aber so groß, daß der Draht über­haupt nicht klemmte. Also wurde es doch eine Schraube mit einer nur schwach ange­zogenen, durch Loctite gesicherten Mutter.

 

Das Bohren der 2mm-Löcher war über­raschen­der­weise nicht ein­fach. Ein leichter Schlag mit dem Körner muß genau auf dem Scheitel der Rundung sitzen, der Bohrer genau senkrecht dort ansetzen. Dazu ist Ein­spannen in einen Maschinen­schraub­stock wohl uner­läss­lich. Das Gewinde des Kupplungs­stücks ist hohl, wie ich beim Bohren fest­stellte. Unten trifft der Bohrer auf eine so kleine Innen­rundung, daß seine Spitze den Tief­punkt nicht erreicht und seine Flanken seit­lich ein­schneiden. Das lässt ihn aus­wandern und beide Löcher werden unrund und zu groß. Besser wäre gewesen, beide Löcher einzeln von außen zu bohren. Das bedeutet, exakt um 180° verdreht einzuspannen und zu körnen und jeweils nur bis in den Hohl­raum zu bohren. Kritisch ist diese Sache aber offen­bar nicht.

Die Welle aus dem Heck­rohr ziehen ging über­raschend leicht. Es stellte sich heraus, daß beide Kugel­lager fest auf der Welle ver­klebt sind, aber das vordere Gummi­stück war – offen­bar wegen zu großer Reibung beim Ein­bau – halb vom Kugel­lager gerutscht. Das war also nicht richtig geführt und daher die Schwingungen. Leider ist das vordere Kugel­lager jetzt etwas schwer­gängig, viel­leicht beim Ein­schieben beschädigt oder durch das Gleit­mittel oder durch schräge Last vom ver­rutsch­ten Gummi­stück. Mit etwas Wärme ließe sich das Lager lösen, aber wie soll ich an ein neues kommen? Das Lager läuft sich vielleich auch wieder ein und muß jetzt ein­fach noch gehen.

Die Welle wieder in das Heck­rohr hinein­schieben ging auch leicht, nach­dem ich jetzt das Problem kannte und einen Trick fand: Die Gummi­stücke haben zwei "Lippen", die mit Spül­mittel geschmiert werden. Das hatte ich beim ersten mal auch getan, aber dann die Welle in einem Zug ganz hineingeschoben. Das Schmier­mittel war dabei nicht bis ganz nach vorne gekommen. Deshalb habe ich jetzt nur so weit geschoben, bis Wider­stand zu spüren war, dann wieder etwas heraus­gezogen, bis wieder Schmierung zu spüren war, und so weiter hin und her bis die Welle ganz eingeschoben war.

Also wurden die Kupplungs­stücke gesichert und die Welle (richtig) wieder einge­baut. Das vordere Winkel­getriebe bleibt umge­dreht, der Heck­rotor dreht richtig herum, keine Schwingungen mehr (Probelauf) – und hoffent­lich kein Auf­drehen eines Gewindes (auch nicht der Pitch­hülse).

Taumelscheibenservos und Kreiselsystem

Nach­dem die Mechanik und das Heck montiert waren, wurde noch einmal die Taumel­scheiben­steuerung über­prüft. Bei extremen Aus­schlägen von kollektiver und zyklischer Verstellung gab es zwar keine Kollisionen. Aber jetzt erst fiel mir auf, daß einzelne Servos dabei extreme Winkel­aus­schläge hatten, die Servo­arme mehr als 60° von der Neutral­lage. Also sind die 13mm-Arme doch eher zu kurz und längere wären zumindest besser.

Quasi "auf den letzten Drücker" wurden sie durch 17mm-Arme (30% länger) ersetzt. Nun gab es Kollisionen der Servo­arme, so daß einige über­flüssige abge­schnitten werden mussten (am rechten und am mittleren Servo).

 

Wegen des größeren Schräg­stands mussten die beiden äußeren Anlenk­stangen um eine halbe Drehung einer Kugel­gelenk­hülse ver­längert werden, damit die Taumel­scheibe wieder waage­recht steht.

Im Kreisel­system (Microbeast) mussten natür­lich die Maximal­aus­schläge deutlich reduziert werden, aber das war der Sinn der Sache, denn es macht die Aus­schläge wieder annähernd linear. Der Nachteil der Sache ist, daß die Servos mehr Strom verbrauchen, weil sie mehr Kraft auf­bringen müssen. 15mm-Arme wären in der Hin­sicht besser. Jeden­falls bekommt das Microbeast jetzt seine vollen 6° Pitch schon bei kleineren Servo­winkel­aus­schlägen und kann damit ange­messen auf Lage­ab­weichungen reagieren. Am Heck­rotor­servo ist unver­ändert der 13mm-Arm, weil es hier keine zu großen Winkel­aus­schläge gibt.

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Rumpf

Der vordere Rumpf, rechte Seite

Die Lande­kufen sind durch die GFK-Hülle in eine Sperr­holz­struktur gesteckt und innen ver­schraubt. Eigent­lich gut gemacht, aber rechts hinten ging die runde Strebe nicht ganz hinein und hat letzt­lich etwas vom Kunst­stoff abplatzen lassen – aber nur unten, wo man es nicht sieht.

Weil man sie hier gut sieht: Scharniere und Griffe an den Türen sind nicht vorbild­gerecht, aber nicht schlecht. Sie sind zwar etwas grob, fallen aber ebenso wenig auf wie die falsch ange­klebten Tritt­stangen.

 

Trittstange, linke Seite

Mein Problem ist hier sichtbar: Die Tritt­stangen sind nur in der Mitte bündig ein­ge­klebt, die "Ansätze" passen buch­stäb­lich vorne und hinten nicht. Das Teil ist so steif, daß Spann­gummis, Klebe­streifen und nachher der Kleber nach­ge­geben haben. In die Spalte kommt jetzt noch groß­zügig Canopy Glue, der über­brückt sie etwas.

Hier sind sie von unten gesehen, aber nachher fallen sie kaum auf, siehe vor­heriges Bild.

 

hintere Sitzreihe in der Kabine

Die Türen sind schon fertig und recht hübsch. Die Innen­ein­richtung, haupt­säch­lich Sitze, musste noch auf den mit beiger Farbe behandelten Sperr­holz-Kabinen­boden geklebt werden, mehr nicht. Sieht auch hübsch aus.

Man sieht etwas, daß unten an den Sitz­ge­stellen Zungen sind, die in Schlitze im Boden gesteckt werden. Die Lage der Sitze in der Kabine ist also völlig klar; man kann sie praktisch nur dort fest­kleben.

Man sollte eine ganze Sitz­reihe auf ein­mal fest­kleben, das heißt die zwei Gestelle pro Sitz in die Schlitze und die Sitze auf ihre jeweiligen Gestelle. Zuerst die Gestelle an die Sitze kleben wird nicht funktionieren, weil dafür alles zu ungenau ist. Canopy Glue läßt genügend Zeit zum Aus­richten der Sitz­reihe.

 

Der Kasten in der Mitte hat eine Funktion: Er sitzt auf einem Schieber, der die Boden­platte davor ver- und entriegelt. Man fasst an dem Kasten an, um den Schieber vor oder zurück zu bewegen. Funktioniert gut!

hintere Sitzreihe in der Kabine

Auf der Bodenplatte sind drei Sitze, die man auch als Griff verwenden kann. Damit nimmt man die Platte samt Sitzen heraus und kommt so an das Akkufach.

 

Stauraum für Akkus

In dem Abteil in der Mitte ist Platz für zwei 6s 5000mAh LiPo und and den Seiten für zwei Empfänger­akkus. Dahinter (links im Bild) bleibt dann nur für das, was man sonst noch unterbringen will (Haupt­schalter, Akku­weiche, Telemetrie­sensoren) sowie Kabel und Stecker.

Die Kabel nach oben zum Regler können durch den Schacht aus Sperr­holz gezogen werden, der hinten im Bild (hinter der Ecke des Ausschnitts) zu erkennen ist. Vorne (rechts im Bild) sind die Piloten­sitze, die im nächsten Bild von oben zu sehen sind.

 

das Cockpit von oben gesehen

Hier geht es aber um die Knüppel, also Steuer­knüppel und Pitch­hebel.

Im Original sitzt der Pilot rechts (links im Bild), aber er hat den Pitch­hebel links von sich, nicht rechts wie hier. Der Sitz müsste im Modell weiter außen sein und der Pitch­hebel zwischen Sitz und Mittel­konsole (aber das geht wegen der Zungen und Schlitze nicht ganz leicht). Rechts an der Mittel­konsole ist sogar noch eine Konsole (hier nicht sicht­bar unter dem Panel). Das linke Bein beziehungs­weise Knie des Piloten hat also nicht genug Platz.

 

Das hat der Konstrukteur des Modells wohl nicht richtig recher­chiert, aber er hat sich anderer­seits große Mühe gegeben: Die Schalter­auf­sätze der Steuer­knüppel sind spiegel­bild­lich ver­schieden, wie es bei dieser Anordnung hier nötig ist. Im Original sind natür­lich beide Knüppel gleich, weil immer die rechte Hand am Steuer­knüppel ist (und die linke am Pitch­hebel).

Jeden­falls hätte ich den rechten Piloten­sitz anders ein­bauen sollen. Es wäre mög­lich gewesen, für die beiden Steuer­knüppel neue Löcher zu bohren. Die Zungen an den Sitz­gestellen hätte man abschneiden und den Sitz ein­fach auf den Kabinen­boden kleben können – an der richtigen Stelle. Und ich hätte die Sitz­fläche tiefer machen können, so daß die Hände einer Piloten­puppe an die Knüppel­griffe heran­kommen und der Helm nicht an die Kabinen­decke stößt (siehe drei Bilder weiter).

die Befestigung des Hecks

Das Heck wird mit sechs Schrauben am Rumpf befestigt, wobei ein Schaum­stoff­teil auf dem Heck­rohr wohl das Gewicht trägt. Den 2mm-Schrauben an dem Hebel­arm würde ich das jeden­falls nicht zutrauen. Die Löcher kann beziehungs­weise muß man – bei fixiertem Heck – buch­stäb­lich frei­händig bohren. Die Ein­schlag­muttern in Sperr­holz­stücken lagen bei. Weil man nach­her sehr schlecht heran­kommt, wurden sie schon ein­ge­klebt.

 

Rumpf mit Abziehbildern

Die Front­scheibe ist an­ge­schraubt. Zwei Scheiben­wischer­attrappen liegen dem Bau­satz bei und die Bell 429 hat im Prinzip auch Wischer, nicht aber das Vor­bild dieses Modells. Des­halb werden sie hier weg­ge­lassen.

Die zwei Antennen(attrappen) an der Trieb­werks­haube sind angeklebt. Fünf weitere kommen zum Schluß, damit sie nicht bei den folgenden Arbeiten abge­brochen werden.

Die Ab­zieh­bilder sind auf­ge­bracht – nach Anleitung im Video von Scale­flying.de. Und meine UAS-Betreiber-Nummer (e-ID) ist als QR-Code zwischen den Sternen vor dem schwarzen Abgas­rohr ver­steckt.

 

Besonders ohne direktes Sonnen­licht kommt mir die rote Farbe des Rumpfes immer zu dunkel vor – ver­glichen mit dem Original und mit anderen Modellen. Viel­leicht wurde eine Farbe ver­wendet, die je nach Beleuchtung ver­schieden aus­sieht, doch mir kommt dieser Rot­ton nicht ganz vor­bild­gerecht vor (aber er passt zum Teppich).

Ergänzung

Pilotenpuppe

Eine Piloten­puppe im Maß­stab 1:7 wurde auf den rechten Vor­der­sitz gesetzt, wohin sie in der B 429 gehört. Sitz und Knüppel wurden nicht an die richtigen Stellen versetzt, weil sie zu fest am Kabinen­boden kleben. Das linke Bein derPiloten­puppe geht gerade zwischen zyklischem Knüppel und der Konsole hin­durch.

Die Figur sitzt fest auf dem Sitz und stößt mit dem Helm oben an der Decke an. Die Arme reichen nicht weit genug an die Knüppel heran, aber die Beine sind genau richtig lang für die Pedale. Also scheint eher der Sitz, genauer die Sitz­fläche zu hoch zu sein.

Wenn man nicht sehr nahe heran geht fällt das alles nicht auf. Deshalb braucht es auch keine Gurte und über­haupt keine Befestigung. Im Flug sieht der Heli jetzt aber noch vor­bild­gerechter aus.

 

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Heck

Hecktüte und Höhenleitwerk

Weiter geht es mit dem Heck: hier helles Rot in direktem Sonnen­licht. In der Heck­tüte befindet sich später das Rohr mit der Heck­rotor­welle, des­halb kann das Höhen­leit­werk nicht durch­ge­steckt werden. Statt dessen gibt es zwei Hälften, die in ein­ge­formte Ver­tiefungen geklebt werden.

An den Enden sitzen noch Seiten­leit­werke (geschraubt, aber auch geklebt) und auf denen sehr schöne, kleine Positions­lampen (geklebt). Ich war mal wieder schusselig und habe die Seiten­leit­werke ver­kehrt herum ange­bracht, aber das ist kein Problem und nur eine nicht vor­bild­gerechte Kleinig­keit mehr.

 

Höhenleitwerk, an die Hecktüte geklebt

Hier liegt das Heck übrigens verkehrt herum, weil es so gerade aus­ge­richtet war, bis der Kleber getrocknet war. Es ist wieder Canopy Glue, weil er gut auf dem glatten Kunststoff haftet und weil er elastisch bleibt. Getrocknet fällt er später auch kaum auf.

 

Seitenleitwerk

Hinten an der Heck­tüte wird später diese große Heck­finne mit Heck­sporn und zwei Leuchten ange­schraubt. Man sieht die Markierungen für vier Schrauben­löcher rund um den Kabel­aus­tritt. Die Kabel gehören zu den Leuchten, die oben ange­klebt werden. Der Heck­sporn wird unten in ein Füll­stück aus Holz ein­ge­schraubt.

 

Warnlicht und hinteres Positionslicht

Das hübsche rote Warn­licht gehört zum Bau­satz, aber kein weißes Positions­licht – wieder eine uner­klärliche Abweichung von "Scale". Von einer Multiplex-Beleuchtung habe ich eine weiße LED aufgeklebt, wo beim Original das rück­wärtige Positions­licht sitzt. Ein Loch für das Kabel bohren war kein Problem; das Ganze ist hohler Kunst­stoff.

 

das komplette Heck

Die große Heck­finne ist ange­schraubt - man sieht einen schwarzen Schrauben­kopf in der Öff­nung. Sowohl in der Heck­tüte als auch in der Finne waren je vier Ver­tiefungen für Schrauben­löcher. In der Heck­tüte muss man den Kunst­stoff für die 3mm-Schrauben auf­bohren. In der Finne – Kunst­stoff mit Holz innen als "Fleisch" – genügt 1mm oder 1,5mm, damit die Schrauben nicht zu fest gehen. (Die sind nämlich spröde und scheren leicht ab. Das betrifft alle Schrauben im Bau­satz.)

Die Löcher in Tüte und Finne stimmten über­ein, also ange­schraubt. Da wirkte die Finne aber arg nach vorne gekippt; im Vergleich mit dem Original war sie es auch. Also wieder ab­schrauben und mit dem Schaft des Bohrers (als Fräser) drei Löcher in der Heck­tüte nach vorne und/oder oben erweitern (zu Lang­löchern machen, eines davon im Bild sicht­bar). Wieder an­schrauben - jetzt ist es besser. Scheint ein Fehler in den Formen zu sein.

Es wäre besser gewesen, zuerst die Löcher in die Heck­tüte zu bohren, dann die Finne in der richtigen Lage vor­läufig zu befestigen, und dann die Löcher in der Finne durch die vor­her gebohrten Löcher in der Heck­tüte zu bohren. Die Heck­tüte senk­recht (wie im Bild) und die Ober­kante der Finne eben­falls senk­recht könnte für die Aus­richtung passen, oder die Vorder­kanten von zentraler Finne und Seiten­finnen parallel.

Im Bild sieht man die ver­kehrt herum ange­brachten Seiten­finnen am Höhen­leit­werk. Jetzt stimmen die Winkel der Vorder­kanten nicht mit denen der zentralen Finne über­ein, aber das sieht man praktisch nicht. Der Haupt­rotor liegt hoch genug, so daß er nicht kolli­dieren kann. (Und ich habe bei Scaleflying.de ein Bild von einer B 429 gesehen, an der die Finnen genauso falsch ange­bracht sind.)

 

Alle vier Leuchten sind fertig ange­schlossen und getestet - sieht gut aus. Der mitgelieferte Controller für die Beleucht­ung ist nicht schlecht. (Mittler­weile gibt es einen anderen.) Er hat noch drei freie An­schlüsse für Heck­leuchten, von denen hier nur einer gebraucht wird. Und er lässt sich – mit einem Schalter am Sender – auf verschiedene Blink­muster ein­stellen, auch auf das vorbild­gerechte. (Das musste ich übrigens durch Aus­probieren selbst heraus­finden.) Dabei blinkt nur das rote Warnlicht, und zwar so schön sanft, daß ich keinen anderen Controller nehmen mochte. Weil er nur bis zu 6V ver­trägt, musste ich sogar noch einen "Voltage Regulator" vor­schalten, aber das war es mir wert.

Die Abzieh­bilder sind aufge­bracht, wie man sieht. Und die sechs Löcher für die Befestigungs­schrauben am vorderen Rand sind gebohrt (sieht man kaum).

Korrektur

Nach einer Weile kam eine gewisse Ernüchterung: Die Höhen­leit­werke hielten nicht. Der von mir so geschätzte Canopy Glue hat sich gelöst, wo er doch eigent­lich gerade auf Kunst­stoff sehr gut haftet. Viel­leicht war er zu alt, oder auf den GFK-Teilen war noch Trenn­wachs, obwohl ich die Klebe­stellen mit Alkohol abge­rieben hatte. Jeden­falls konnte ich den ganzen Kleb­stoff ein­fach abpulen und die Flächen wieder mit Alkohol säubern.

So hätte ich auch die Seiten­leit­werke wieder ablösen und richtig herum ankleben können. Das scheiterte aber an den Positions­leuchten, die beim Ablösen zer­stört worden wären. Es bleibt also bei den ver­kehrt angebrachten Seiten­leit­werken.

Um die Haftung des Kleb­stoffs zu ver­bessern, wurden die Klebe­flächen jetzt abge­schliffen und auf­gerauht, zuerst (vor allem in den Ecken) mit einer kleinen Draht­bürste in einer Dremel-Maschine und dann noch mit Schleif­papier. Schließ­lich wurden sie wieder mit Alkohol abge­rieben, was viel­leicht auch die Ober­fläche aktiviert.

Nun musste es also doch Epoxid sein. Eigent­lich mag ich das Zeug nicht (und bekomme einen aller­gischen Schnupfen davon), aber es ging dann doch uner­wartet gut. Eine gehörige Menge 30-Minuten-Epoxid wurde auf einem Stück Folie ange­rührt und mit einem Zahn­stocher vor allem in die Ecken der Ver­tiefung in der Heck­tüte ver­teilt. Diese Menge passte per­fekt, denn als das Leit­werk von oben in die Ver­tiefung gedrückt wurde, floß das Epoxi hoch und bildete eine Hohl­kehle. Deshalb wurde das Leit­werk in senk­rechter Lage mit Klebe­film an der Heck­tüte fixiert und das Ganze zum Aus­härten gelagert. Die andere Seite folgte dann ent­sprechend am nächsten Tag. Ein wenig Tempern mit einem Föhn hat das Aus­härten beschleunigt, viel­leicht sogar ver­bessert.

Jetzt sieht das Heck wieder so aus wie auf dem Bild oben, nur der Kleb­stoff ist klar-trans­parent und nicht milchig. Es scheint, daß er dies­mal hält. Aber die Heck­tüte ist als GFK-Teil in sich elastisch und die Leitwerke wippen bei Schwingungen etwas. Da hätte ich bei dieser Gelegen­heit Ver­stärkungen einziehen können, wie hier (in den Bildern unten auf der Seite) vorge­schlagen, aber jetzt ist es zu spät.

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Elektronik

Taumelscheibenservos, Kreiselsystem und Empfänger

Dieses Bild wird oben wegen der 17mm-Servo­arme gezeigt, hier wegen der Ver­kabelung von Servos, Kreisel­system (auf der Platt­form dahinter) und Empfänger (daneben am Rumpf).

Die vier Servos sind ins Kreisel­system eingesteckt, dann das Summen­signal/Strom-Kabel vom/zum Empfänger und ein Kabel, um das Kreisel­system mit einem USB-Adapter an einen PC anzu­schließen. Dieses Kabel läuft in einem Bogen hinunter in den Boden des Helis. Damit kann man jeder­zeit Para­meter ein­stellen. Schließ­lich läuft ein dickes schwarzes Kabel nach unten zu den "Empfänger­akkus".

 

Das ist ein guter Platz für den Empfänger (Multiplex RX-12-DR compact M-Link), weil die Kabel vom Regler gerade bis hierhin reichen und die zwei Antennen gerade in die Attrappen der Abgas­rohre. Das Kabel links gehört zum Regler, nach rechts gehen das Summen­signal zum Kreisel­system, der Tele­metrie-Bus (Y-Kabel), die Lichter, der Antriebs­akku-Sicher­heits­schalter, die Aktivierung der Tele­metrie­daten­auf­zeichnung (nur eine Ader) und zwei schwarze Antennen.

Antenne und GPS

Das schwarze Kabel, das spiral­förmig in die Abgas­rohr-Attrappe hinein­läuft, ist die längere der beiden Empfänger-Antennen. Die kürzere läuft in die andere Abgas­rohr-Attrappe. Beide Antennen sind in den Rohren einfach mit klarem Klebe­band befestigt, wodurch sie unge­fähr in 90° Winkel zuein­ander stehen.

Das GPS ist mit Klett­band innen befestigt und über ein Y-kabel mit dem Tele­metrie-Bus ver­bunden. An dieser Stelle hat es gute "Sicht" auf Satelliten und geringe elektronische Störungen.

Die Positions­daten des GPS werden zur späteren Analyse auf­ge­zeichnet für den Fall, daß ein­mal ein Miß­geschick geschieht. Ich lasse aber auch den Sender während des Fluges Geschwindig­keit, Höhe und Ent­fernung über­wachen. Das GPS könnte sogar im Fall eines größeren Miß­geschicks nütz­lich sein: wenn der Heli in einem nicht ein­seh­baren Bereich (Korn­feld) ver­loren geht. Dann könnte man ihn finden, vor­aus­ge­setzt die Tele­metrie arbeitet noch.

 

Regler und Motor

Der Motor KONTRONIK Pyro 700-45 (700er Größe, kv 450) sieht im Ver­gleich zum Hub­schrauber klein aus, aber diese modernen hoch­wertigen Motoren sind ein­fach sehr leistungs­fähig und ihre Leistung kommt zum Groß­teil von hoher Dreh­zahl (15.000 U/min), nicht nur von Dreh­moment. Ein Lüfter zur Kühlung ist einge­baut.

Anderer­seits ist der Regler YGE Opto 135 (kein BEC, 135 A Dauer) ein wenig über­dimensioniert, weil hier ein Regler für 12s LiPo gebraucht wird und ich einen Opto haben wollte, und da gab es den 135. (Ein YGE sollte es sein wegen der Multi­plex-Tele­metrie.) Dennoch ist der große Kühl­körper mit Lüfter ange­bracht, weil es unter der Haube nur die Luft­schlitze vor dem Regler gibt.

Der Regler wurde so ange­ordnet, damit die Kabel gerade­wegs (nach rechts im Bild) in den senk­rechten "Kabel­kanal" hin­unter unter den Kabinen­boden zu den Akkus laufen können. Weil die Kabel trotz­dem länger als 30 cm geworden sind, wurde noch ein Satz mit fünf Kon­densa­toren vor den Regler gelötet, um ihn vor Spannungs­spitzen zu schützen – zur Sicher­heit. Aber dann hätte ich den Regler auch nahe am Motor anbringen können, damit er mit seinem Gewicht nicht so weit vorne liegt. In dem Moment habe ich ein­fach nicht an den Schwer­punkt des Helis gedacht.

Die beiden drei­adrigen Kabel (Signal, Telemetrie) laufen gerade­wegs nach hinten zum Empfänger (rechts im Hinter­grund) und ihre Länge passte gerade. Ich hätte sie nach unten unter den Kabinen­boden ziehen sollen und von da mit Ver­längerungen wieder hoch zum Empfänger. Dann könnte ich die Ver­bindung unten trennen und beide Kabel an den USB-Adapter zum PC anschließen, um Parameter zu ver­ändern. Jetzt müsste ich dafür den Haupt­rotor und die Haube abnehmen. Ich habe ein­fach befürchtet, daß die Kabel zu lang werden.

 

Die Abstände der Komponenten wirken geradezu optimal. Regler sowie Empfänger und Kreisel­system haben von­ein­ander den Maximal­ab­stand – die Kabel­länge. Der Motor liegt dazwischen, ist aber ohne Bürsten und damit auch ohne Bürsten­feuer. Wenn der Regler also direkt vor dem Motor liegen würde, gäbe es wahr­schein­lich auch keine Störungen.

Übrigens sind hier zwei der vier Laschen aus Aluminium (mit schwarzen Schrauben und Unter­leg­scheiben) zu sehen, welche die Mechanik am Rumpf halten, rechts und links vom Motor. Eines der beiden unbe­nutzten Löcher mit Ein­schlag­muttern ist hinter den Kondensatoren sicht­bar, zwischen den beiden Kabeln.

Bevor wir nun unten in die Kabine des Hub­schraubers schauen, sollten wir noch fest­halten, wie viel Platz doch unter der Haube dieser ROBAN Bell 429 ist; reichlich Platz (für den Regler) vor der Mechanik und eben­falls dahinter in dem "Trichter" zur Heck­tüte. In der ROBAN H145 (die ein Vereins­kollege besitzt) geht es dort sehr beengt zu.

Akkus, Stecker und Kabel

Im mittleren Fach unter dem Kabinen­boden liegen die beiden 6s 5000 mAh 40C/80C LiPo Antriebs­akkus mit XT90 Steckern. Sie sind in Reihe an den Sicher­heits­schalter (EMCOTEC SPS SafetyPowerSwitch 70V 60/120A) ange­steckt, der unten ange­klettet ist. Er wird mit einem Schalter am Sender betätigt, durch einen am Empfänger ange­schlossenen Adapter (SPS-Fern­steuer­schalt­geber). Die grüne LED zeigt an, daß der Schalter an ist – der Antrieb ist aktiv.

 

Als ich nach­träg­lich die Kondensatoren für den Regler hin­zu­ge­fügt habe (vor­heriges Bild), dachte ich nicht mehr daran, daß der SafetyPowerSwitch dann einen Parallel­wider­stand braucht. Prompt war der Schalter beschädigt und ein neuer musste gekauft werden – und ein Wider­stand (208-8 a 470R 10%). Jetzt ist die grüne LED immer an, wenn die Akkus ange­steckt sind, auch wenn der Schalter aus ist. Also ist die LED nutz­los und mir macht es nichts mehr aus, daß der Adapter un­sicht­bar im Fach unter­ge­bracht ist. Wichtig ist nur, daß ich erst auf der Bahn den Antrieb scharf­schalten kann und daß beim Anstecken der Akkus Blitz­schutz besteht.

In jedem Seiten­fach liegt (hier nicht sichtbar) ein 2s 2200 mAh 20C/40C LiPo "Empfänger­akku" mit XT60 Stecker. Beide sind an den Schalter/Mischer (Jeti DSM10) ange­schlossen, der weiter hinten ver­borgen ist. Er wird mit einem Magnet­schalter aktiviert (nächstes Bild), was den kon­ventionellen Schalter, der mit dem Microbeast HD Flybarless-System mit­geliefert wird, über­flüssig macht. Diesen Schalter/Mischer habe ich gewählt, weil er kein Spannungs­regler ist und ich des­halb die Akku­spannung (als Empfänger­spannung) per Tele­metrie über­wachen kann.

An jeden Antriebs­akku ist ein Spannungs­sensor ange­schlossen. Sichtbar sind die weißen Balancer-Stecker, das rote Klett­band auf den Sensoren und die drei­adrigen Kabel zum Sensor­bus. Die Sensoren wurden später ent­fernt, weil zwei davon an in Reihe geschalteten Akkus nicht funktionieren können (anders als ich fälsch­lich an­ge­nommen hatte, siehe unten).

Das ist natür­lich ein Durch­ein­ander, aber es passt gerade in den Raum zwischen den Akkus und dem Spant rechts, falls die Akkus nach vorne geschoben sind. Alles wird dann durch den Deckel ver­deckt, der Teil des Kabinen­bodens ist und drei Sitze trägt (siehe oben). Keine Befestigung ist nötig, denn die Akkus kommen nicht aus, sie können sich nicht ein­mal im Fach bewegen. Also ist im Flug alles sicher – äußerst ein­fach. Wichtig ist hieran, daß der Schwer­punkt des Helis zu weit vorne liegt und die Akkus weiter hinten sein sollten – ein­fach un­mög­lich.

Schalter für die Empfängerakkus

Der Schalter/Mischer für die Empfänger­akkus wird mit einem Magnet­schalter aktiviert. Ein Winkel aus Kunst­stoff wurde neben den linken Piloten­sitz geklebt. Jetzt kann ich die Tür öffnen und den Magnet an den blauen Kreis halten, um ein- und aus­zu­schalten. Die grüne LED zeigt an, daß die Empfänger­akkus ver­bunden sind. Bei geschlossener Tür ist der Schalter nicht zu sehen.

Das runde Loch im Kabinen­boden unter dem Sitz ist für die Schraube darunter, welche die vordere linke Strebe des Lande­gestells im Rumpf hält.

 

Gerät zur Aufzeichnung der Telemetriedaten

Das ist der FlightRecorder, das Auf­zeichnungs­gerät für Tele­metrie­daten. Es ist an die Rück­seite des linken Piloten­sitzes ange­klettet. Es ist nicht sicht­bar, wenn der Deckel mit den drei Sitzen einge­setzt ist, und sonst komme ich gut an die MicroSD-Karte heran.

Die grüne LED zeigt an, daß Daten auf­ge­zeichnet werden. Hier ist das Gerät mit einem Servo­aus­gang am Empfänger ver­bunden, um die Daten­auf­zeichnung ein- und aus­zu­schalten. Das geschieht mit dem­selben Schalter am Sender, mit dem der Antriebs-Sicher­heits­schalter betätigt wird.

Übrigens sieht man hier recht gut, was ich "Kabel­kanal" nenne: auf der linken und der rechten Seite, von ober­halb der Kabinen­decke bis unter den Kabinen­boden, in das linke und das rechte Seiten­fach.

 

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Fertigstellung

Die End­montage war nicht ganz ein­fach. Die Mechanik ist präzise gebaut, aber der Glas­faser-Rumpf mit der inneren Struktur aus Sperr­holz und das Glas­faser-Heck haben größere Toleranzen, um nicht zu sagen sind ungenau gebaut. Das ist aber die Natur der Sache und heißt nur, daß wir uns darauf ein­stellen müssen. Alle Montage­schritte müssen zunächst probe­weise erfolgen und dabei um­kehr­bar sein.

Die Kabel müssen vor­weg durch die Löcher in den Spanten gezogen werden, auch um zu sehen ob ihre Stecker durch­gehen und ihre Länge passt. Die Mechanik mit den Befestigungs­laschen muss im Rumpf so aus­ge­richtet werden, daß sowohl Heck als auch Haube passen. Die Löcher für die Schrauben, mit denen das Heck befestigt wird, könnten erst nach gemeinsamer Aus­richtung von Mechanik und Heck gebohrt werden. Das meiste davon gelang mir gut, es gab nur kleine Patzer.

Rumpf, Heck und Mechanik montiert

 

Das ist der Zustand un­mittel­bar nach den letzten Montage­schritten und es ist alles in Ordnung. Der Empfänger ist noch nicht einge­baut und ein paar Kabel hängen lose aus dem Rumpf heraus. Gut sicht­bar ist, daß die Rotor­welle senk­recht steht, die Ober­kante der Kabine aber geneigt ist. So steht der Hub­schrauber am Boden, mit dem Heck waage­recht.

Nicht so gut sicht­bar ist, daß die große Heck­finne noch nicht genug geneigt ist. Ihre Ober­kante ist noch nicht ganz waage­recht und sie sollte es erst sein, wenn der Heli vor­wärts fliegt und selbst waage­recht liegt. Ein weiterer Anhalts­punkt ist, daß die Vorder­kante der großen Finne und die der kleinen Seitenfinne nicht parallel sind. Das ist ein kleiner Patzer (wie auch die ver­kehrt herum ange­brachten Seiten­finnen).

Die Mechanik war probe­weise in den Rumpf eingebaut worden, mit allen vier Befestigungs­laschen und allen acht Schrauben. Dann war das Heck auf den Aus­leger geschoben und schließ­lich die Heck­rotor­ein­heit montiert worden. Das Heck wurde dann mit den vor­ge­sehenen sechs kleinen Schrauben befestigt. Die Mechanik war so ausge­richtet worden, daß der Heck­aus­leger mittig in der Heck­tüte ver­läuft und die Carbon-Rahmen mittig zwischen den längs laufenden Sperr­holz­wangen. Sie musste so weit wie mög­lich nach vorne (an einen Spant) geschoben werden, damit die Taumel­scheibe gerade im Aus­schnitt der Haube liegt. Jetzt erst wurden die acht Schrauben in den Befestigungs­laschen hand­fest ange­zogen und die Laschen mit Canopy Glue fixiert.

Nach­dem der abge­bunden hatte, wurde alles wieder ausge­baut. Die vier Schrauben, die durch die Laschen in den Rahmen gehen, wurden nun mit Sicherungs­mittel fest­ge­zogen. Die Komponenten wurden wie zuvor zusammengesetzt und aus­ge­richtet. Schließ­lich wurden auch die vier Schrauben, die durch die Laschen in die Ein­schlag­muttern in der Sperr­holz­struktur gehen, mit Sicherungs­mittel fest­ge­zogen. Unter allen acht Schrauben sind Unter­leg­scheiben, damit beim Fest­ziehen die Laschen nicht ver­dreht oder ver­schoben werden.

Ausschnitt in der Haube für die Taumelscheibe

Die Mechanik, genauer ihr unterer Teil mit dem Heck­rotor­getriebe, muss an einem Sperrholz­spant im Rumpf anliegen. Sie muß aber seitlich ein wenig nach rechts gedreht sein, um in die Heck­tüte hinein­zu­gehen. Es ent­steht eine kleine Lücke zwischen der linken Rahmen­seite und dem Spant, die im ersten Bild im Abschnitt Elektronik schwach zu sehen ist.

Die Taumel­scheibe liegt aber weiter zurück im Aus­schnitt der Haube, als diese Lücke breit ist. Das ist also ein "ein­ge­bauter" kleiner Patzer. Die hintere Taumel­scheiben­an­lenkung ist gerade frei von der Haube und die "Zungen", welche die beiden anderen Anlenkungen berühren, wurden später abgefeilt.

Wieder der auf­fällig unter­schied­liche Rot­ton, je nach Licht.

 

Seitenansicht

Das ist der fertige Hub­schrauber in seiner ganzen Pracht, nur die Haupt­rotor­blätter fehlen (auf dem Flug­platz montiert, und die fehlenden fünf Antennen-Attrappen wurden nach dem Erst­flug ange­klebt). Keine offen­sicht­lichen Ungenauig­keiten oder Patzer.

 

Ausrichtung des Hecks

Diese Ansicht zeigt einen weiteren kleinen Patzer, den ich nicht recht­zeitig bemerkt hatte: Das Heck ist zur rechten Seite gedreht (in Flug­richtung gesehen). Das habe ich erst während der Probe­montage bemerkt (als die Mechanik nicht ganz gerade hinein­ging), aber da war es schon zu spät zum korrigieren.

Sehr bald hatte ich die Heck­tüte auf den "Hals" hinten am Rumpf gedrückt. Sie passte gut, ohne einen Spalt, also wurden die Löcher für die sechs Befestigungs­schrauben gebohrt und die Ein­schlag­muttern einge­klebt. Das war leicht. Ich hätte auch auf die Aus­richtung der Mechanik achten und einen kleinen Spalt auf der rechten Seite in Kauf nehmen können. Es wäre aber schwer gewesen, die Heck­tüte in richtiger Aus­richtung zu fixieren, und sie würde nicht so gut am Rumpf sitzen. Wie die Dinge jetzt sind ist mir ganz recht.

Und noch etwas, das man – wenn über­haupt – hier sieht: Der Heck­rotor ist etwas nach rechts gedreht (von hinten gesehen, nach links wie hier gesehen). Das fiel mir schon auf, als ich die Mechanik montiert hatte, und ich dachte an einen Montage­fehler. Aber es muß so gewollt sein, denn im Heck­rohr ist vorne ein Aus­schnitt und hinten eine Loch, über welche die Lage vor­ge­geben ist. Im Flug ist der Hub­schrauber nach links geneigt, dann steht der Heck­rotor genau senkrecht – so passt es wieder, denke ich mir ein­fach.

 

Heckrotorblätter montiert

Der recht­winklige Um­lenk­hebel für die Blatt­ver­stellung ist hier in Normal­lage, das heißt parallel zur Stoß­stange beziehungs­weise der Heck­rotor­welle. Das bedeutet ein paar Grad positiven Anstell­winkel der Heck­rotor­blätter, um das normale Dreh­moment des Haupt­rotors aus­zu­gleichen.

Wegen der schrägen Blatt­spitzen ist das schwer zu erkennen. Der Rotor­kreis­durch­messer ist 290 mm an der Blatt­vorder­kante gemessen und 300 mm an der Blatt­hinter­kante. Zumindest der Dreh­sinn des Heck­rotors ist gut zu erkennen.

Die große Heck­finne sieht gut aus, aber sie scheint immer noch nicht weit genug nach hinten geneigt zu sein. Ein wenig mehr wäre besser gewesen, aber das war kaum sicht­bar, als das Heck noch nicht an den Rumpf montiert war.

 

Übrigens ist der Heck­rotor ein weiteres Detail, das nicht ganz "scale" ist. Das Vor­bild hat einen eigen­artigen Heck­rotor, eigent­lich zwei zwei­blättrige hinter­ein­ander auf der Heck­rotor­welle um 60° gegen­ein­ander ver­dreht, also nicht vier Blätter in einer Ebene und um 90° gegen­ein­ander ver­dreht wie hier. Aber so wie hier gefällt es mir sogar besser.

Alle Rotor­blätter waren vor­weg ausge­wuchtet worden. Da Haupt- und Heck­rotor je vier Blätter haben, wurden jeweils die beiden leichtesten und die beiden schwersten (mit der Blatt­waage) ermittelt. Die Paare wurden mit farbigem Klebe­band markiert (rot-grün und gelb-blau) und mit den beige­fügten weißen Klebe­streifen am Ende des jeweils leichteren Blattes ausge­wogen. Man liest oft, daß die ROBAN-Blätter sehr ungleich sein sollen, aber hier war nicht viel Aus­gleich nötig – viel­leicht weil paar­weise ausge­wogen werden kann. Die Blatt­halter wurden so mit ent­sprechendem farbigem Klebe­band markiert, daß die Blätter jeweils paar­weise gegen­über liegen. So kommt jedes Blatt immer wieder an den­selben Halter und eine eventuelle individuelle Ein­stellung des Blatt­winkels bleibt erhalten. (Die Anlenkungen der Blatt­halter an der Taumel­scheibe bleiben mit den Blatt­haltern ver­schraubt, so daß sie keine farbigen Markierungen brauchen.)

Hauptrotorblattanlenkungen

Die meisten farbigen Markierungen inner­halb der Blatt­halter sieht man hier. Vor allem sieht man die winkel­förmigen Taumel­scheiben­an­lenkungen, die einen Taumel­scheiben­mit­nehmer über­flüssig machen.

Sie sind auf jeden Fall eine gute Sache und geschickt gestaltet, aber sie sehen doch ein wenig schwach aus im Vergleich zu denen an 3D-Helis. Sie scheinen ein wenig elastisch, nicht ganz steif zu sein.

Jeden­falls hatte ich Mühe, den Blatt­spur­lauf einzu­stellen. In etlichen Mess­runden mit der Pitch­lehre waren die Messungen nicht ganz reproduzier­bar. Erst nach einigem Pro­bieren und Ein­stellen zeigten drei weitere Mess­runden eine aus­reichende Über­ein­stimmung der Blatt­winkel.

 

Schließ­lich sieht man, wie der Aus­schnitt in der Haube rechts und links mit einer Feile ver­größert (begradigt) wurde, damit die Taumel­scheiben­an­lenkungen nicht anstoßen.

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Fliegen

Das folgende Bild zeigt den Hub­schrauber nach dem Erst­flug am 29. September 2024. Die Heck­rotor­blätter stehen hier in die falsche Richtung gedreht, weil das Kreisel­system reagiert hat, als ich den Heli beim Tragen gedreht habe. Der Schatten auf dem Heck stammt von unserer Birke und zeigt wieder, daß die rote Farbe in Sonnen­licht viel heller aus­sieht als sonst. Man sieht auch, daß im Innen­raum des Helis alles "scale" ist. Bei den 700 und 800 Modellen von ROBAN ist dort eben keine Mechanik wie bei den kleineren 600ern. Umso mehr wird zumindest eine Piloten­puppe gebraucht (und später wurde eine hinzu­ge­fügt). Das Geräusch des Helis gefällt mir gut, ein Soundmodul brauche ich nicht.

nach dem Erstflug

 

Ein oder zwei Haupt­rotor­blätter liefen noch nicht in der Spur, aber das wurde vor dem zweiten Flug behoben. Sonst gab es nichts zu bemängeln, außer vielleicht, daß beim Hoch­lauf zeit­weise die Höhen­leit­werke in Resonanz mit irgend­welchen Schwingungen kamen und auf und ab vibrierten. Eine nach­träg­liche Abhilfe ist schwer vor­stell­bar (viel­leicht dünne Ver­spannungen).

Der Heli fliegt sehr ruhig und stabil, aber auch sehr agil. Das Flybarless-System (Microbeast) ist ganz nach den Empfehlungen des Her­stellers einge­stellt und die passen offen­sicht­lich her­vor­ragend. Dazu gehört, die maximal mög­lichen Taumel­scheiben­aus­schläge anzu­geben. (Deshalb wurden noch die Servo­arme gewechselt.) Diese Aus­schläge sind im normalen Betrieb bei weitem über­trieben. Am Sender sind drei Mög­lich­keiten mit 100%, 80% und 60% Rate sowie 50%, 40% und 30% Expo per Schalter wähl­bar. Ich fliege bisher nur mit der kleinsten Rate und werde wohl noch geringere aus­pro­bieren (und mehr Expo). All das gilt auch für den Heck­rotor.

Nur sollte man vor dem Fliegen etwas beachten: Das Micro­beast Fly­bar­less-System braucht un­mittel­bar nach dem Ein­schalten absolute Ruhe, das heißt nicht die kleinste Er­schütterung. Der Heli sollte mög­lichst waage­recht stehen. Erst wenn dann nach einer Weile die Taumel­scheibe auf und ab bewegt wird, hat das System sich kalibriert und der virtuelle Horizont stimmt. Und nach­dem der Heli zum Start­punkt getragen und dort ab­ge­stellt wurde, stelle ich noch die Heck­rotor­blätter in Normal­stellung (unge­fähr 6°). Dann gelingt der Start ohne Kippeln und Wackeln. (Ver­mut­lich ist das bei allen Fly­bar­less-Systemen so, aber ich habe nur zwei Microbeasts.)

Der Schwer­punkt des Helis liegt ein ganzes Stück vor der Rotor­welle. Offen­sicht­lich gleicht das Kreisel­system das "still­schweigend" aus, das heißt es hält den Heli auto­matisch waage­recht. (Gut daß der Haupt­rotor vier Blätter hat und nicht nur zwei.) Also werde ich wohl keinen Ballast ins Heck tun, auch nicht, wenn Piloten­puppen vorne hinein­kommen.

Die Flug­leistung des 8,8 kg schweren Helis (7 kg ohne Akkus) reicht für "Scale" sicher aus – der 700er Motor an 12s 5000 mAh LiPo, die 1100 U/min des 1,60m-Haupt­rotors, die vier Blätter mit S-Schlag-Profil. Und die Leistung des Heck­rotors reicht sicher aus, den Heli in Seiten­wind auf der Stelle zu halten und um seit­wärts zu fliegen. (Und die Leistung reicht immer noch sicher aus bei nur 1040 U/min des Haupt­rotors.) Das folgende Video zeigt die ersten zwei Minuten des zweiten Fluges am 6. Oktober 2024 und mehr meine "eckige" Flug­weise als das Ver­halten des Helis. An die Steig­leistung und die Agilität dieses Hub­schraubers muß ich mich erst noch gewöhnen (und auch noch an meinen neuen Sender).

Die aufge­zeichneten Tele­metrie­daten zeigen, daß – im Durch­schnit – im Schwebe­flug etwas mehr als 25 A Strom gezogen werden, im Rundflug etwas mehr als 20 A. Im Durch­schnitt wird hier betont, weil der Strom stark schwankt – zwischen 10 A und 40 A. Nur in heftigen Flug­bewegungen steigt er über 40 A und nur ein­mal (als ich in Panik voll Pitch gegeben habe) gab es eine Spitze von 87 A. (Das kann durch Begrenzung des Kollektiv-Pitch-Aus­schlags im Sender ver­hindert werden.) Der mit 135 A belast­bare Regler (YGE) ist also für normalen Flug über­dimensioniert. Er wird aber trotz oder wegen dieser niedrigen Teil­last (15% bis 20% vom Grenz­wert) nur bis zu 50°C warm (wahr­schein­lich durch den "aktiven Frei­lauf").

Der Ver­brauch beträgt durch­schnitt­lich unge­fähr 360 mAh/min (ent­spricht 21,6 A). Nach 7 Minuten Flug­zeit (ein­schließ­lich Hoch­lauf) beträgt die Zellen­spannung der beiden 6s-Akkus (5000 mAh) noch 3,8 V (Lager­spannung). Die beiden 2s-"Empfänger­akkus" (2200 mAh) ver­lieren bis zu 0,1 V Zellen­spannung pro Flug, also sind sie gut für drei oder vier solche Flüge. Ohne Gefahr für alle Akkus könnte man Flüge zu je 8 Minuten Dauer machen, mit den "Empfänger­akkus" vier hinter­ein­ander, müsste sie am Ende aber wieder auf Lager­spannung auf­laden.

Der Ver­brauch beträgt nur 325 mAh/min (ent­spricht 19,6 A) bei nur 1040 U/min Haupt­rotor­dreh­zahl – ohne irgend­einen merk­lichen Ver­lust an Leistung und Agilität. Eine noch kleinere Haupt­rotor­dreh­zahl (und weniger Strom) ist mög­lich. Man könnte Flüge zu je 8 Minuten Dauer machen, mit den "Empfänger­akkus" jetzt aber nur drei hinter­ein­ander, und hätte am Ende immer noch un­ge­fähr Lager­spannung.

Übrigens kann man jetzt den durch­schnitt­lichen Servo­strom schätzen. Vier 7-Minuten-Flüge machen unge­fähr eine halbe Stunde, 3,8 V Leer­lauf­zellen­spannung bedeutet – sehr grob gerechnet – halbe Ent­ladung der beiden parallelen 2200 mAh "Empfänger­akkus". Diese sind also mit 1C Strom belastet, das sind 4,4 A. Groß­zügig auf­ge­rundet sind das 5 A als Größen­ordnung (genauer gerechnet sogar 5,4 A, und immer noch knapp 5 A mit 15mm-Armen an den Taumel­scheiben­servos). Der Servo­strom ist im Schwebe­flug deut­lich geringer als im Rund­flug (siehe geringeren Spannungs­ab­fall am Ende des Beispiel­dia­gramms unten).

Der Hub­schrauber fliegt sich sehr ange­nehm, aber es gibt ein paar Dinge zu beachten: Ich bin noch in der Lern- und Gewöhnungs­phase und in einem Fall bekam ich einen Schrecken, als der Heli im Schwebe­flug plötz­lich durch­sackte. Voller Pitch-Aus­schlag ließ ihn zwar wieder hoch­schießen, aber ich fühlte mich an einen Rat aus der Anleitung erinnert – den Heli immer in Bewegung zu halten, außer in Boden­nähe (im Boden­effekt). Es könnte eine Neigung zum Wirbel­ring­zu­stand geben.

Und ich mag die Form, das Farbschema und die Farbe des Hub­schraubers sehr, aber gerade die können schlechte Sicht­bar­keit ver­ur­sachen. Das Farb­schema hat über­haupt keine klaren geraden Linien und nicht ein­mal die Lande­kufen sind parallel. Bei bedecktem Himmel sieht der Rumpf dunkel aus, der Kontrast ist gering. Die abge­rundete Form wiederum hat einen Umriss, der es manch­mal schwer macht, die Flug­lage des Helis zu erkennen und die Orientierung zu behalten. Jeden­falls fliege ich den Heli bei Sonnen­schein ent­spannter als bei Bewölkung. Dieser Heli ist sehr schön, aber nichts für Anfänger. Man kann nicht alles haben.

Zum Schluß zwei Kommentare: Einer auf YouTube nennt den Heli eine Schön­heit – ein­ver­standen. Der Enkel eines Vereins­kollegen nennt ihn einen Weih­nachts­hub­schrauber – nicht ein­ver­standen, aber ver­standen (und un­wissent­lich liegt er nicht ganz falsch, siehe oben).

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Fazit

… im Telegrammstil:

  • Schönes, vorbildgetreues Modell.
  • Unwesentliche Details sind nicht "scale".
  • Diese können beim Bau (aber nicht danach) korrigiert werden.
  • Solide aufgebaut, gute Qualität, guter Preis.
  • Gut gestaltete Mechanik.
  • Heckrotor kann auf rechtsdrehend geändert werden.
  • Bei Autorotation dreht der Heckrotor mit.
  • Fliegt ruhig aber ist doch agil.
  • Nicht für Anfänger – Erfahrung hilft.
  • Aber auch nicht besonders schwierig.

Für – auch einige schwierige – Details siehe vorherige Abschnitte.

Die wichtigsten Informationen sind in den folgenden Anmerkungen zusammen­ge­fasst, wichtige Details siehe oben.

Anmerkungen

Ein Motor der Größe 700 mit kv 450 ist gerade richtig für diesen Heli. Ein größerer Motor (750 oder 800) hätte nur eine über­mäßige Leistungs­reserve, einer mit mehr kv (520 oder 560) würde mehr Strom ziehen und sogar den Regler belasten. Nur wenn man billige Komponenten (Motor, Regler, Akku) mit hohem Innen­wider­stand ver­wendet, sollte es eher ein Motor der Größe 750 sein, um eine gute Leistungs­reserve zu haben.

Der Motor sollte nicht viel mehr als 50 mm Außen­durch­messer haben (wahr­schein­lich höchstens unge­fähr 60 mm) um in die Aus­buchtung im Rahmen zu passen. Es muß in jedem Fall eine Aus­führung mit langem Wellen­stummel sein: 38,5 mm oder nur etwas länger (und 6 mm Durch­messer).

Ein Regler, der mindestens 100 A Strom verträgt, ist auf der sicheren Seite. Er sollte aber in jedem Fall teil­last­fest sein ("aktiver Frei­lauf").

Zwei 6s LiPo-Akkus mit 5000 mAh Kapazität genügen dann für 8 Minuten Flug­zeit (solange sie neu sind), kleinere Akkus (4000 mAh) sind also mög­lich. Der mittlere Strom ist 20 A bis 22 A; Spitzen gehen bis 40 A, nur in extremen Fällen bis 90 A.

Wegen der recht langen Kabel vom Regler zu den Akkus sind zu­sätz­liche Kon­densatoren rat­sam. Ein Sicher­heits­schalter dürfte dann einen Parallel­wider­stand brauchen.

Gute Heli-Servos in Standard­größe (für mindestens 600er Helis) sind nötig. In Hoch­volt-Aus­führung werden sie aus einem 2s LiPo-Akku gemein­sam mehr als 5 A Strom ziehen (im Durch­schnitt). Ein Fly­bar­less-System mit Hoch­strom­an­schluß oder eine eigene Servo­strom­ver­sorgung ist ratsam.

13 mm Servo­hebel­arm ist eine Mindest­an­forderung, sollte aber besser 14 mm lauten. 17 mm Hebel­arm funktioniert sehr gut, aber mit 15mm-Armen könnten die Servos 10% weniger Strom ziehen.

Servoarme aus Alu­minium sind gut, aber es gibt sie nicht für alle Servo-Marken. Servo­arme aus Kunst­stoff tun es zur Not auch.

Die Längen­an­gabe für die Stoß­stangen zur Taumel­scheibe ist grund­sätz­lich richtig, und die mittlere Anlenk­stange muß nicht gebogen werden (weil es keine Kollision gibt).

Um den Heck­rotor mehr "scale" und aero­dynamisch besser (wirk­samer, leiser) zu machen, kann sein Dreh­sinn um­ge­kehrt werden:
(1) Dazu muss das vordere Winkel­getriebe "um­ge­dreht" werden.
(2) Beide Kupplungs­stücke der Welle zum Heck­rotor müssen mit Schrauben gesichert werden.
(3) Die Blatt­halter und Blätter des Heck­rotors müssen eben­falls um­ge­dreht werden.

Der rechte Piloten­sitz und der (zyklische) Steuer­knüppel sollten weiter rechts montiert werden, als es durch Schlitze und Bohrung im Kabinen­boden vor­ge­sehen ist. Der (kollektive) Pitch­hebel sollte links neben dem Piloten­sitz sein. Die Sitz­fläche sollte tiefer sein.

Die Höhen­leit­werke können Ver­steifungen gebrauchen, die auch in der Heck­tüte ein­ge­klebt werden müssen.

Die große Heck­finne muß weit nach hinten geneigt sein, weiter als mit den Ver­tiefungen (zum Bohren der Schrauben­löcher) in der Finne und der Heck­tüte vor­ge­geben ist.

An die große Heck­finne gehört noch eine weiße LED als hinteres Positions­licht (nicht im Bau­satz ent­halten). Der Controller für die Beleuchtung hat schon einen Anschluß dafür.

Mein Exemplar wiegt mit Akkus 8,8 kg (8,0 kg dürfte das absolute Minimum sein). Piloten­puppe und Aus­rüstung kommen hinzu, aber das Gewicht ist noch lange kein Problem beim Fliegen.

Der Schwer­punkt des Modells liegt recht weit vorne, das sollte man beim Zusammen­bau bedenken.

Eine Haupt­rotor­dreh­zahl von 1100 U/min ist gerade richtig für diesen Heli. Damit ist er agil, aber auch spar­sam. Immer noch agil, aber noch spar­samer ist er bei noch kleinerer Haupt­rotor­dreh­zahl, zum Beispiel 1040 U/min.

Nach 7 Minuten Flug­zeit (ein­schließ­lich Hoch­lauf) bei 1100 U/min Haupt­rotor­dreh­zahl haben die (noch recht neuen) 12 5000 mAh LiPo-Zellen noch 3,8 V im Leer­lauf (Lager­spannung) – nach 8 Minuten bei 1040 U/min. Ein BEC für die Strom­ver­sorgung der Servos würde un­ge­fähr eine ¾ Minute Flug­zeit kosten.

Der Maß­stab des Modells ist 1:7, also muß das auch der Maß­stab einer Piloten­puppe oder anderen "Zube­hörs" sein.

Überlegungen

Einiges lief ein­fach gut, einiges andere kann – im Nach­hinein – als Fehler an­ge­sehen werden, besonders im Zusammen­hang gesehen. Wenn ich den Hub­schrauber noch ein­mal bauen würde, könnte ich andere Lösungen erwägen.

Die Empfehlung von Scaleflying.de für den Motor war sehr gut. Ein größerer Motor (750 oder sogar 800) hätte nur eine über­mäßige Leistungs­reserve, würde aber mehr wiegen (80 g oder sogar 125 g) und kosten. Ein Motor mit mehr kv (520) würde (3,2 A) mehr Strom ziehen, was die Flug­dauer (um 1 Minute) ver­ringert. Die Anleitung gibt ohne­hin nur 5 Minuten Flug­zeit an (sogar 3 Minuten weniger), warum auch immer.

Kein Problem, aber auch nicht gut ist, daß der Schwer­punkt zu weit vorn liegt. Je zwei Antriebs- und "Empfänger"-Akkus tragen viel dazu bei, aber sie können nicht weiter nach hinten ver­schoben werden. Der Regler trägt weniger bei, aber er könnte weiter nach hinten ver­schoben werden.

In An­be­tracht der mehr als aus­reichenden Kapazität der Antriebs­akkus könnten kleinere und leichtere ver­wendet werden, zum Beispiel 4000 mAh (anstatt 5000 mAh) mit 20C/40C (anstatt 40C/80C) Strom­be­last­bar­keit. Das würde für diese An­wendung noch aus­reichen (1½ Minuten weniger Flug­zeit) und einiges an Gewicht (415 g weit vorne) und Kosten sparen.

Unge­fähr das Gleiche könnte man mit Antriebs­akkus 10s 5000 mAh 20C/40C erreichen, bräuchte dann aber einen Motor mit kv 520 und einen Regler für mindestens 120 A, wie in der Anleitung empfohlen. Geringere Spannung muß schließ­lich durch höheren Strom aus­ge­glichen werden.

Mit 12s-Antriebs­akkus, gleich welcher Kapazität, könnte der Regler eine Nummer kleiner sein, nur 105 A (statt 135 A). Das spart Gewicht (50 g) und Kosten.

Der Regler könnte weiter hinten montiert werden, nahe beim Motor. Die Kabel zu den Akkus wären noch länger, aber das ist durch die zu­sätz­lichen Kondensatoren schon aus­ge­glichen.

Der Regler könnte einer mit BEC sein (statt des Opto), was beide "Empfänger­akkus" und den Schalter/Mischer ganz ein­spart (270 g), aber (40 g) mehr wiegt. Un­ge­fähr 250 mAh pro Flug würden zu­sätz­lich aus den An­triebs­akkus ge­zogen (ent­sprechend einer ¾ Minute weniger Flug­zeit), aber das wäre noch kein Problem.

Regler mit BEC scheinen ohne­hin gerade üblich zu sein, zumindest wird der hier ver­wendete Opto aus diesem Grund nicht mehr her­ge­stellt. Und die BECs scheinen heute doch zu­ver­lässig zu sein, anders als noch vor einigen Jahren. Sie können wirk­lich 12 A Strom liefern, bei wirk­lich konstanter Spannung, und sie haben sogar eine ein­ge­baute "Weiche" für einen Stütz­akku, der üblicher­weise recht klein (z.B. 2s 450 mAh LiPo) und leicht ist.

Dieser Akku wäre wichtig für mein Sicher­heits­ge­fühl. YGE hat mir jetzt erklärt, wie die Sache funktioniert: Das BEC kann auf nur 7,8 V ein­ge­stellt werden, das reicht für die HV-Servos sicher aus. Fällt das BEC aus und der Stütz­akku springt ein, fällt dessen Spannung schnell unter 7,8 V und das kann von der Tele­metrie ver­kündet werden. Seine Ladung reicht dann für eine sichere Landung immer noch aus. Liegt der Stütz­akku vor dem Fliegen unter 7,8 V, wird er nach dem Einschalten vom Antriebs­akku auf­ge­laden. Nach dem Fliegen hat er immer noch 7,8 V und damit kann er gelagert werden (viel­leicht zur Sicher­heit nicht im Heli). Der Stütz­akku muss also nicht jedes­mal vor dem Flug geladen und nach­her (auf Lager­spannung) ent­laden werden – tat­säch­lich noch ein­facher als zwei "Empfänger­akkus", die geladen und auf Lager­spannung geflogen werden.

Dann könnte der Stütz­akku unter der Haube, gleich beim Regler, ange­bracht werden. Das würde ich aber nur tun, wenn es ein LiFePO4-Akku wäre, weil die nicht brennen. Ihre Zellen­spannung liegt zwischen 3,4 V (voll) und 3,2 V (20% geladen, Nenn­spannung). Ein Akku mit zwei Zellen läge zwischen 6,8 V und 6,4 V, ein wenig höher als ein NiMH-Akku mit 5 Zellen und noch im Spannungs­bereich von Hoch­volt-Servos (6,0 V bis 8,4 V). Das BEC würde ich dann auf 6,6 V ein­stellen, damit der Akku zu mindestens 50% geladen ist. Das sind 1,2 V weniger als mit einem LiPo-Akku, aber ein bisschen weniger Servo-Moment und -Geschwindig­keit macht diesem Scale-Hub­schrauber nichts aus. (Danke, Cletus, für die Idee.)

BEC-Aus­fälle gehen wohl oft auf Spannungs- und Strom­spitzen zurück, die von den Servos erzeugt werden. Ein Glättungs­kon­den­sator in einem Servo-Steckplatz im Flybarless-System oder Empfänger kann davor schützen. Relativ kleine Kondensatoren reichen wohl aus, aber wenn man ("viel hilft viel") große will, sollte man die Puffer­kondensatoren nehmen, die eine eigene Elektronik haben. Die laden sich nach dem Einschalten nur lang­sam auf, mit begrenztem Strom. Einen Puffer­kondensator anstatt eines Stütz­akkus würde ich nicht nehmen, weil mir 50 Sekunden Zeit zum Landen nach einem BEC-Aus­fall zu wenig wäre.

Mit BEC wäre der Schalter zum Micro­beast HD (Fly­bar­less-System) nütz­lich. Aber auch das spezielle Adapter­kabel vom BEC (im Regler) ist recht dünn und hat am Regler nur einen kleinen "Servo­stecker", keinen MPX-Stecker – den zu erwartenden Strom­spitzen nicht ange­messen.

Ein Opto-Regler mit "Empfänger­akkus" braucht weder einen Glättungs­kon­den­sator noch einen Stütz­akku mit regulierender Elektronik. Das kostet weniger als eine Lösung mit BEC, ist ein­facher (dadurch zu­ver­lässiger) und wiegt zumindest nicht viel mehr.

Das sind die zwei oder drei Gründe, wes­halb ich immer noch bei der Lösung mit zwei "Empfänger­akkus" und einem nicht spannungs­regulierenden Schalter/Mischer bleiben würde. Eher könnte ich nur einen (aber größeren) "Empfänger­akku" und den Microbeast-Schalter ver­wenden und ich würde mich immer noch sicherer fühlen als mit BEC. Wenn ich ein Fly­bar­less-System ohne Hoch­strom­an­schluß hätte, würde ich sogar eine eigene Servo­strom­ver­sorgung mit Tele­metrie ver­wenden.

Mein Miß­trauen gilt nicht nur dem BEC, sondern auch dem Antriebs­akku. Beide sind früher gerne ein­mal aus­ge­fallen, also zwei­faches Risiko. Beides hatte ich selbst schon, aber noch kein Problem mit Empfänger­akkus – könnte noch kommen, aber ist sehr un­wahr­schein­lich. So wird man geprägt…

Man kann auch ein­fach nur die Kosten senken:

Wenn es noch einen Opto-Regler gibt, dann ist der zusammen mit nur einem "Empfänger­akku" und dem Schalter zum Micro­beast HD eine immer noch sehr sichere und billige Lösung. Auf Tele­metrie im Regler würde ich wegen der Sicher­heit nicht ver­zichten, muss man heute aber auch nicht mehr.

Motor, Regler und Akkus müssen nicht die hier gewählten Premium-Produkte sein. Es gibt jeweils deutlich billigere von anderen Her­stellern, immer noch in guter Qualität. Möglicher­weise haben sie aber zusammen so viel höheren Innen­wider­stand (und der Motor Leer­lauf­strom), daß die Motor­größe 750 angebracht ist (wegen der Leistungs­reserve, siehe unten), die auch in der Anleitung empfohlen wird.

Den Sicher­heits­schalter für die Antriebs­akkus kann man auch mit einem einfachen Stift­schalter betätigen, der ist billiger als der Empfänger-Adapter. Man kann den Sicher­heits­schalter auch ganz weg­lassen, wenn man erst am Start­platz die Akkus anschließt oder die Abschaltung durch den Regler sicher genug ist. Dann sollte man aber Blitz­schutz in den XT90-Steckern haben.

Das Micro­beast HD Flybarless-System genügt mit der normalen Firmware-Version. Die ProEdition bringt die Rettungs­funktion, aber die wird für diesen Scale-Heli nicht gebraucht. Auch die Governor-Funktion wird hier nicht gebraucht, die im Regler ist gut genug. Auf den Hoch­strom­stecker und den Schalter, das heißt die HD-Version, würde ich nicht ver­zichten.

Die Servos werden näm­lich viel Strom ziehen. Des­halb würde ich immer Hoch­volt-Servos wählen, und um einen 2s LiPo "Empfänger­akku" ohne Spannungs­regler ver­wenden zu können. Metall­getriebe muss sein, coreless und brushless nicht. Viel kann man damit heute aber nicht mehr sparen. Eher sucht man nach einem günstigen Angebot für "normale" Servos, die hier ja keine 3D-Leistung erbringen müssen.

Schließ­lich noch etwas für Perfektionisten:

Alle Schrauben im Bausatz scheinen spröde und leicht abzuscheren. Das ver­meidet man natür­lich, indem man sie vor­sichtig und nicht zu fest anzieht. Aber man könnte sie auch durch zähere ersetzen, wenn­gleich das ein ziemliches Projekt wäre, weil es viele ver­schiedene sind. Wer aber eine gute Quelle hat, könnte sich daran­wagen.

Alle Kugel­gelenke bestehen aus einem recht harten Kunst­stoff und haben ein klein wenig Spiel. Man findet aber leicht Anbieter von spiel­freien Gelenken aus zähem Kunst­stoff, auch in den passenden Abmessungen.

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Weiteres

Artikel über die Bell 429 auf Wikipedia
Fotos von den Bell 429 der Air Zermatt auf airliners.net
Webseite von Bell zu ihrer 429

Webseiten von ROBAN MODEL in China (Englisch)
Webseiten von Scaleflying.de
Webseite von Scaleflying.de zur ROBAN Bell 429 Air Zermatt
Webseite von Scaleflying.de zur ROBAN Bell 429 Air Zermatt im Web Archive
YouTube-Kanal von Scaleflying.de
Webseite von KONTRONIK zum Motor Pyro 700-45
alte Webseite von KONTRONIK zum Motor Pyro 700-45 im Web Archive
Webseite von YGE zu deren Hochvolt-Reglern, besonders Opto 135
BEASTX Microbeast Plus Wiki-Seite

Baubericht zur ROBAN Bell 429 auf rc-heli.de
noch ein Baubericht zur ROBAN Bell 429 auf rc-heli.de
Baubericht zur ROBAN Bell 429 auf vstabi.info (Mikado-Forum)
Baubericht zur ROBAN Bell 429 auf RCGroups.com (Englisch)
Bericht von John Salt zur ROBAN AS350 (Englisch)

meine Playlist auf YouTube mit Videos von der ROBAN Bell 429

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Telemetrie

Dieser Modell­hub­schrau­ber ist, wie meine HIROBO Schweizer 300, mit einem modernen Elektro­antrieb mit Dreh­zahl­regler (governor) ausge­rüstet. Des­halb muß man auch ihn mit Tele­metrie betreiben, um die Flug­sicher­heit zu gewähr­leisten.

Empfänger und Regler liefern schon die Hälfte der gewünschten Werte; nur für eine bessere Spannungs­überwachung der beiden Antriebs­akkus wurden zwei zusätz­liche Sensoren vor­ge­sehen, die sich aber dann als hier nicht ver­wend­bar heraus­stellten. Für die spätere Inter­pretation dieser Daten fügt ein GPS 3D-Positions­daten hinzu. Der Flight­Recorder zeichnet alle Tele­metrie­daten auf, um sie später – regel­mäßig oder möglicher­weise auch nach einem Unfall – aus­werten zu können.

Die meisten Werte werden nicht nur aufge­zeichnet und über­tragen, sondern auch auf Ein­haltung ein­stell­barer Grenzen über­wacht. Werte und eventu­elle "Alarme" werden im Sender­display ange­zeigt und von der Sprach­aus­gabe ange­sagt. Das muß sinn­voll konfigu­riert werden, wozu ich mir einen zusammen­hängen­den Plan in Form einer Kalku­lations­tabelle anfertige.

Sensoreinstellungen

Mein Sender Cockpit SX 12 (gekauft 2020) hat ein Betriebs­system ähn­lich wie in einem Smart­phone und einen Touch Screen. In der Anzeige der Telemetrie­werte läßt sich die Schrift­größe und damit die Zahl der ange­zeigten Werte ver­stellen. Für mich sind sechs Zeilen der beste Kompromiß zwischen Über­sicht und Lesbar­keit. So habe ich das Display durch Ziehen mit dem Stift einge­stellt. Hier in der Planungs­tabelle sind zwei Seiten mit sechs Zeilen durch rote Linien abge­grenzt, so daß eine mit vier Zeilen übrig bleibt:

Plan zur Einstellung der Telemetrie

Das sind die Grund­ein­stellungen der Tele­metrie­geräte. Bis zu 16 Werte können auf dem MSB über­tragen werden; die Anzeige­reihen­folge (linke Spalte) ergibt sich aus den gewählten Bus­adressen (vierte Spalte).

Alarm meint einstellbare Ober- und Unter­grenzen, Para­meter sind in den jeweiligen Geräten zusätz­lich einzustellen. (Optionen – das sind Maximal-, Minimal- oder Mittel­werte – werden hier nicht gebraucht, weil alle Tele­metrie­daten aufge­zeichnet werden.)

 

Hier werden alle 16 möglichen Werte benutzt, aber eine besondere Anord­nung auf Seiten wurde nicht ver­sucht. Die Werte der fünf Geräte am Sensorbus wurden ein­fach hinter­ein­ander auf­ge­reiht. Trotz­dem ergibt sich eine recht sinn­volle Auf­teilung: Der ersten Seite mit Werten, die während des Fluges interessant sind, folgt eine zweite mit Werten, die später ana­lysiert werden, und eine dritte mit den Spannungen der Antriebs­akkus.

Die beiden Werte des Empfängers wurden auf den vor­einge­stellten Plätzen 0 und 1 gelassen. Deshalb funktioniert die Warn-LED des Senders für zu geringe Empfänger­spannung. Für einen 2s LiPo Empfänger­akku sind 7,4 V unter Last eine sichere Warn­schwelle, weil sie genug Rest­ladung zum Landen bedeutet, selbst wenn einer der beiden Akkus aus­ge­fallen ist. "Priorität aus" heißt, daß kein Wert (keine Adresse) häufiger über­tragen wird als die anderen – das braucht man eigent­lich nur für einen hoch­auf­lösenden Vario­meter­ton.

Der Regler liefert sieben Werte – alle interessant. "Regler­öffnung" und "Gas­vor­wahl" sind für mich neu und besonders interessant. Die Reihen­folge wurde nur inso­fern ver­ändert, als die "ver­brauchte Ladung" auf Platz 4 vor­ge­zogen wurde, damit im Sender die Warn-LED für zu geringe Akku­ladung funktioniert. Die "Haupt­rotor­dreh­zahl" wurde dafür auf Platz 6 gesetzt. Pol­zahl des Motors und Getriebe­unter­setzung muß man angeben, weil damit die Rotor­dreh­zahl aus der Feld­frequenz des Motors berechnet wird.

Die im Regler gemessene "Akku­spannung" ist eigent­lich über­flüssig, weil sie nur etwas geringer sein wird als die direkt an den Akkus gemessene Spannung (wegen der Wider­stände dazwischen). Trotzdem ist die Unter­spannungs­warnung aktiviert – als Ersatz­lösung. Die Warn­schwelle ist auf 42,0 V Gesamt­spannung gesetzt, ent­sprechend und als Ersatz für 3,5 V pro Zelle – den eigent­lich gewünschten Wert, der aber mit den Spannungs­sensoren nicht mög­lich ist.

Für den "Akku­strom" ist eine Warn­schwelle von 90 A ein­ge­stellt – weit mehr als die höchstens erwarteten 40 A, weit weniger als die 135 A Belast­bar­keit des Reglers und 200 A der (40C) Akkus, aber unge­fähr was der Motor kurz­zeitig ver­trägt.

Die beiden Akkus – je 6s 5000mAh 40/80C LiPo – werden nur bis 4,18 V (statt 4,20 V) pro Zelle auf­ge­laden, deshalb ist die Kapa­zität nur 4850 mAh (97% der Nenn­kapa­zität). 20% werden abgezogen, um die Abnutzung durch Gebrauch und Alter vor­wegzu­nehmen, also bleiben noch 3880 mAh. Bei 30% Rest­ladung, das sind 1200 mAh, soll gewarnt werden. Der Regler zählt ein­fach die "verbrauchte Ladung", also muß die Warn­schwelle auf 2680 mAh oder gerundet 2700 mAh ein­ge­stellt sein.

Die 3D-Positions­daten des GPS wer­den in jedem Fall vom Flight­Recorder aufge­zeich­net. Damit kann in Google Earth der Flug­weg darge­stellt werden. In Dia­grammen sind aber auch "Geschwin­dig­keit 3D", "Höhe" und viel­leicht "Ent­fernung 3D" nütz­lich. Diese müssen während des Fluges ange­zeigt (auf dem MSB gesendet) wer­den, damit der Flight­Recorder sie auf­zeich­nen kann. Alle drei oberen Warn­schwellen sind aktiviert. Das GPS ist auf "lang­sames Flug­zeug" eingestellt, das heißt hori­zontale Geschwindig­keit bis zu 79 km/h und verti­kale bis zu 54 km/h. Die Warn­schwelle für "Geschwindig­keit 3D" wurde ein­fach auf 79 km/h ein­ge­stellt. Eine Warnung vor zu großer "Höhe" erfolgt bei 50 m, unserer Mindest-Ober­grenze bei aktiver Kontroll­zone und meiner per­sön­lichen Grenze, um nicht die Orientierung zu ver­lieren. Aus diesem Grund wird auch bei meiner per­sön­lichen Grenze von 200 m "Ent­fernung 3D" gewarnt.

Die beiden speziellen Spannungs­sensoren prüfen nach dem Anstecken an den jeweiligen Antriebs­akku die Spannung der einzelnen Zellen und zeigen auf dem Platz der Zellen­spannung den Lade­zustand (in %) des Akkus. Wenn eine Zellen­spannung unter dem für "LiPo" üblichen Wert für "80%" Ladung liegt, wird eine Warnung ausge­geben – ein Sicher­heits­merk­mal. Die Gesamt­spannung sagt nicht viel aus, aber es wird empfohlen sie anzu­zeigen. Wenn die hier einge­stellte Schwelle von 3,4 V Zellen­spannung unter­schritten wird, erscheint der Alarm dann auf dem Platz der Gesamt­spannung. Nur die soge­nannte absolute Unter­spannungs­warnung (3,1 V für LiPo vorgegeben) erscheint dann auf dem Platz der Zellen­spannung. Der vor­einge­stellte Wert von 3,4 V hat sich bei mir bewährt – er ist nicht zu hoch. Er sollte sogar auf 3,5 V erhöht werden, damit früher gewarnt wird (bei 25% Rest­ladung statt bei 15%), aber das erlauben die Sensoren leider nicht. Sie sind aber nütz­lich als weitere Warn­stufe, weil sie eine zu geringe einzelne Zellen­spannung erkennen. Wenn die Sensoren die Adresse des Stromes ("3") kennen, geben sie bei kurzen Stromspitzen keine Unter­spannungs­warnung aus.

Schutzkonzept

Die Warn­schwellen wurden so gewählt, daß der Hub­schrauber mög­lichst sicher ist, aber auch die Antriebs­akkus geschont werden:

Unter normalen Umständen kommt zuerst vom Regler die Ent­ladungs­warnung bei 30% (Nenn-)Rest­ladung eines gealterten Akkus (1200 mAh nach 2700 mAh Ent­ladung, das heißt bei 43% Rest­ladung eines neuen Akkus).

Bei unge­fähr 25% (wirk­licher) Rest­ladung wird dann die Schwelle von 42,0 V Akku­spannung – ent­sprechend 3,5 V pro Zelle – unter­schritten. Wenn schon nicht nach der ersten, sollte man nach dieser zweiten Warnung landen.

Denn wenn erst die Spannungs­sensoren bei 3,4 V Zellen­spannung (oder 40,8 V Akku­spannung) warnen, ist die Rest­ladung nur noch unge­fähr 15%. Das ist den Akkus schon abträg­lich, aber immer noch genug für eine sichere Landung, bevor der Regler die Leistung so reduziert, daß die Zellen­spannung wenigstens nicht unter 3,3 V sinkt, um einen sofortigen Akku­schaden zu ver­hindern (oder, ohne diese Regler­funktion, bevor der Akku zu weit ent­laden ist).

Die Ent­ladungs­warnung ist also der eigentliche Hin­weis, bald zu landen – wie eine weiße Leuchte im Cock­pit. 42,0 V Akku­spannung (ent­sprechend 3,5 V Zellen­spannung) ist eine dringende Warnung, umgehend zu landen (ASAP, so bald wie mög­lich) – wie eine gelbe Leuchte. 3,4 V Zellen­spannung (ent­sprechend 40,8 V Akku­spannung) ist die Auf­forderung, sofort zu landen – wie eine rote Leuchte. Danach würde man zumindest zum Teil die Kontrolle ver­lieren, weil irgend­wann die Leistung zum Fliegen nicht mehr aus­reicht.

Die Umstände sind nicht normal, wenn die Akkus kalt oder alt sind. Dann haben sie nicht (mehr) die Nenn­kapazität und die Spannungs­warnungen kommen bald nach der Ent­ladungs­warnung, im Extrem­fall sogar früher. Darauf kann man sich hier ver­lassen, denn ein Hub­schrauber zieht – anders als ein Flug­zeug – ständig viel Strom.

Im Falle einer schlechten Zelle können die Spannungs­sensoren gerade noch recht­zeitig warnen, womög­lich ohne daß vor­her andere Warnungen gekommen sind. Man muß also immer gut auf die Art einer Warnung achten – die rote Leuchte kann unver­mittelt auf­leuchten.

Die Uhr im Sender, welche die Motor­lauf­zeit zählt, ist zur Schonung der Antriebs­akkus auf 7 oder 8 Minuten ein­ge­stellt, je nach Rotor­dreh­zahl (1100 beziehungs­weise 1040 U/min). Neue Akkus haben nach dem Flug noch 3.8 V Zellen­spannung (Lager­spannung), also 50% Ladung, gealterte nur noch 30%. Dann kommt auch die Ent­ladungs­warnung, aber sonst werden Warnungen oder Alarme nur aus­ge­löst, wenn wirk­lich etwas faul ist.

(Die Gründe für dieses Schutzkonzept sind hier erläutert.)

Sprachausgabe

Mein Sender Cockpit SX 12 (gekauft 2020) hat ein­ge­baute Sprach­aus­gabe, die sich konfigurieren lässt, aber ein­facher als der Souffleur, der mit dem alten Sender ROYALpro9 (gekauft 2008) verwendet wurde. Mit etwas Mühe kann man zwar spezielle Ansagen für Sensor­werte in den Sender bringen, aber die sind dann an feste Adressen gebunden. Man müsste also in allen Modellen jeweils dieselben Adressen (z.B. für Rotor­dreh­zahl) ver­wenden. Das ist praktisch unmög­lich, also bleibt es bei den Standard­ansagen (z.B. “Sensor 3”). Die sind wiederum nutz­los, weshalb ich sie alle durch einen kurzen Hinweis­ton ersetzt habe, um die Ansage­zeit zu ver­kürzen. Man kann alle Ansagen immer noch an ihrer Einheit erkennen, not­falls auch am Wert, und kurze Ansagen sind in jedem Fall gut.

Man kann nur eine Gruppe von Werten bilden, die gemein­sam ange­sagt werden. Aber man kann nicht nur Schalter ver­wenden, um die Ansage auszu­lösen, sondern auch Neigungen oder Bewegungen des Senders. So lasse ich mir nur wenige kritische Werte ansagen: den Strom, die ver­brauchte Ladung, die Regler­temperatur und die kleinsten Zellen­spannungen. Getrennt davon kann auch die verbleibende Flug­zeit ange­sagt werden – durch Kippen des Senders.

Übrigens kann man Sprach­aus­gabe auch an Schalter­stellungen binden. Das kommt mir sehr ent­gegen, denn ich ver­gesse gerne, welcher Schalter und welche Schalter­stellung für was gilt. Jetzt kann ich es ein­fach aus­probieren und es wird mir ange­sagt. Natür­lich mache ich das nur, bevor der Hub­schrauber aktiviert wird; dann kann ich es mir während der nächsten Flüge wieder merken.

Neuer Sender

Mein neuester Sender, PowerBox ATOM M-Link (erworben im Juli 2024), ist besonders gut in Tele­metrie und Sprach­aus­gabe. Alarm­aus­lösende Grenz­werte müssen nicht mehr in den Sensoren ein­ge­stellt werden. Statt dessen gibt es bis zu vier Grenz­werte (zwei Ober- und zwei Unter­grenzen) pro an­ge­zeigtem Wert im Sender. Sie können also jeder­zeit leicht geändert werden. Die Art des Alarms ist weit­gehend konfigurierbar, von Piep­tönen über Vibration bis zur Sprach­aus­gabe. Letztere braucht keine vor­be­reiteten Klang­dateien, weil es sich um ein voll­wertiges Text-zu-Sprache-System handelt. Sprach­aus­gaben sind also sehr leicht ein­zu­richten. Natür­lich kann man Sprach­aus­gabe auch an Schalter­stellungen binden. Das ganze Tele­metrie­konzept wurde in diesem Sender ein­ge­richtet, besonders das Schutz­konzept.

Der Sender zeichnet auto­matisch alle Telemetrie­daten auf, so daß der FlightRecorder im Modell eigent­lich über­flüssig ist. Aber die Daten mit einem USB-Stick auf einen PC zu über­tragen ist genauso um­ständ­lich wie die MicroSD-Karte aus dem Modell zu nehmen und am PC ein­zu­lesen. Außer­dem mag ich die Art der Diagramme in der PowerBox Terminal App nicht. Also werde ich bei dem bleiben, was ich habe – FlightRecorder und LogView.

Obwohl sie nicht zur Tele­metrie zählt, soll eine weitere gute Funktion hier er­wähnt werden: eine Art Vor­flug-Check­liste. Das heißt der Sender startet nur, wenn vor­her definierte Bedingungen erfüllt sind, zum Beispiel Haupt­schalter aus, Pitch­knüppel in einer bestimmten Stellung, und so weiter.

Problem

Ähn­lich wie ich den Parallel­wider­stand für den Sicher­heits­schalter "ver­gessen" hatte, so bin ich auch erst nach­träg­lich darauf gekommen, daß die zwei Spannungs­sensoren nicht funktionieren können. (Steht schon seit Jahren im Multiplex-Forum zu lesen, aber kein Wort darüber in der Anleitung.)

Es fehlt eine Masse­verbindung zwischen Sensor­bus (Empfänger) und Antriebs­akku (wegen Regler ohne BEC, mit Optokoppler), weil der Sensor nicht "potential­frei" arbeiten kann (was ich aber fälsch­licher­weise angenommen hatte). Diese Ver­bindung könnte man zwar zum ersten Akku her­stellen, aber nicht zum zweiten. Der Sensor­bus hat dann die Masse des ersten Akkus und zwei ver­schiedene Masse­potentiale gehen schließ­lich nicht. Würde man aber den zweiten Sensor an die­selbe Masse (Akku 1) an­schließen, hätte er die Spannung von 12 Zellen (bis zu 50,4 V) und die ver­trägt er nicht (nur 36 V).

Also wurden die beiden Sensoren wieder aus­ge­baut und die zu­ge­hörigen Anzeige-Widgets im Sender gelöscht. Das Schutz­konzept ist jetzt nur un­voll­ständig implementiert. Im neuen Sender wird die "rote Warn­leuchte" durch eine zweite Warn­schwelle für die Akku­spannung dar­ge­stellt – 40,8 V statt 3,4 V Zellen­spannung. Die Einzel­zellen­über­wachung fehlt. Des­halb muß ich während des Fliegens besonders auf Warnungen achten. Die 12 Zellen sind am Lade­gerät vor dem Flug sowie vor allem nach dem Flug darauf zu prüfen, ob ihr Lade­zu­stand noch gleich ist und ob eine Zelle beim Laden hinter­her­hinkt.

Beispiel

Das folgende Dia­gramm zeigt einen Aus­zug aus den Tele­metrie­daten eines Fluges, indem es die Werte von Empfänger­spannung (blau) sowie von Spannung (grün), Strom (rot) und Ent­ladung (rosa) der Antriebs­akkus über der Flug­dauer auf­trägt. Es war ein normaler Flug mit lauter liegenden Achten, geflogen mit Reise­geschwindig­keit oder langsam und mit Schwebe­flug dazwischen. Im Reise­flug war der Strom bemerkens­wert gering und eben­falls seine Schwankungen, deren Hoch- und Tief­punkte Kurven und Gerade­aus­flug ent­sprechen und bis auf 30 A gehen. Im Langsam­flug und im Schweben ist der Strom wesent­lich größer und die Schwankungen gehen bis auf unge­fähr 40 A.

Akkuspannungen, Strom und Entladung vom 2024-10-12
Akkuspannungen (blau, grün), Strom (rot) und Entladung (rosa). Größer…

 

"Empfänger­akku­spannung" (blau) ist eigent­lich das, was der Empfänger über das Kabel für das Summen­signal vom Kreisel­system bekommt. Dort­hin kommt es über einen MPX-Stecker und ein dickes Kabel von der Akku­weiche, an der zwei LiPo-Akkus 2s 2200 mAh 20C/40C mit XT60-Steckern hängen.

Der Sensor hat eine Auf­lösung von 0,1 V, des­halb ist die blaue Linie so gezackt. Vor und nach dem Flug ziehen die Elektronik (ein­schließ­lich Servos) und die Lichter nur einen geringen Ruhe­strom. Während des Fluges ist die durch­schnitt­liche Ent­ladung immer noch recht gering, aber die Spannung schwankt um 0,3 V oder sogar 0,5 V. Offen­sicht­lich lässt das Kreisel­system die Servos schnell und hart arbeiten, um den von uns so geschätzten ruhigen und stabilen, aber auch agilen Flug zu bewirken. Interessanter­weise bricht die Spannung weniger ein bei Lang­sam­flug und Schweben (um 2:30 herum auf der Zeit­achse). Da haben die Servos also weniger zu tun.

Die Empfänger­akkus hatten an dem Tag bei 8,2 V begonnen und dies ist der zweite Flug, beginnend mit 7,9 V. Nach dem Flug ist die Ruhe­spannung fast 0,2 V geringer. Natür­lich ist die Ent­ladung nicht linear, sondern zuerst degressiv und dann pro­gressiv. Der dritte Flug begann bei 7,8 V und endete bei 7,5 V Ruhe­spannung beziehungs­weise 7,6 V Leer­lauf­spannung (3,8 V pro Zelle, Lager­spannung).

Die Spannung der Antriebs­akkus misst der Regler an den dicken Kabeln, die von unten unter dem Boden des Helis kommen. Dort ist der Haupt­schalter mit 5mm-Gold­steckern verbunden und die zwei LiPo-Akkus 6s 5000 mAh 40C/80C mit XT90-Steckern. Die grüne Linie zeigt einen typischen Ent­ladungs­ver­lauf über die gesamte Mess­dauer gesehen, aber es gibt viele mehr oder weniger tiefe Spannungs­ein­brüche, die genau den Strom­spitzen (rot) ent­sprechen. Die Differenz der Leer­lauf­spannungen vor und nach dem Flug beträgt unge­fähr 4,6 V. Das sind 0,38 V pro Zelle, also von 4,18 V Lade­schluß­spannung auf 3,80 V Lager­spannung – Bingo!

Den Antriebs­strom (rot) zieht der Regler aus den Akkus. Die richtige Ein­stellung für langsamen Hoch­lauf habe ich nicht gefunden, deshalb drehe ich nun lang­sam am Sender­knopf für die Rotor­dreh­zahl. Es gibt Ein­brüche und Über­schießen, aber schließ­lich bleibt der Strom bei 16 A wenn die Dreh­zahl 1100 U/min erreicht. Start und Beschleunigen brauchen viel Strom, auch und besonders das Drehen auf der Stelle. Lang­sam­flug und Schweben (um 2:30 herum auf der Zeit­achse) sorgen für große Schwankungen. Reiseflug mit Kurven (3:00 bis 4:20) verur­sacht kleinen Strom und kleine Schwankungen (Strom­spitzen in Kurven). Der Lande­an­flug (von 6:40 an) bringt große Strom­spitzen mit sich, aber je näher am Boden desto kleiner wird der Strom. Nach dem Auf­setzen bleibt der Strom bei 11,5 A, weil die Blätter weniger ange­stellt sind als vor dem Start.

Die Ent­ladung der Antriebs­akkus (rosa) ist einfach der Strom über der Zeit auf­summiert, natür­lich vom Regler. Die Linie beginnt lang­sam wie der Strom und stellt dann so etwas wie einen durch­schnitt­lichen Strom dar, weil kurz­wellige Schwankungen durch das Auf­summieren weg­geglättet werden. Hoher Strom für eine halbe Minute (um 2:30 herum) macht die rosa Linie steiler, Reise­flug (3:00 bis 4:20) weniger steil. Alles in allem kommt die Linie dennoch einer geraden Diagonale gleich (außer am Anfang und Ende) und bietet sich damit zur Berechnung des durch­schnitt­lichen Stromes an: 20,8 A in diesem Fall.

Regler

Die Bedienungs­anleitung zum Regler YGE Opto 135 ist wohl nur für Ein­ge­weihte ver­ständ­lich. Aus ihr geht nicht hervor, wie ein lang­samer Hoch­lauf für Helis ein­ge­stellt wird, und im Ein­stell­programm gibt es zwar mehr Details, aber auch keine Erklärung. Immer­hin habe ich es geschafft, den Governor-Store-Modus zu programmieren, und zwar indem ich über­legt habe, wie der Regler wohl arbeiten müsste. Falls jemand die gleichen Probleme hat wie ich, helfen viel­leicht die beiden folgenden Diagramme.

Die hell­grüne Linie oben und die rote Linie unten zeigen wieder Akkuspannung und Strom während desselben Fluges wie im vor­herigen Abschnitt. Dazwischen werden jetzt aber (dunkel­rot) die Haupt­rotor­dreh­zahl sowie (grün) Gas­vor­wahl und (blau) Regler­öffnung dar­ge­stellt. Die letzten beiden Begriffe werden durch das Dia­gramm er­klärt.

Akkuspannung, Drehzahl, Gasvorwahl und Regleröffnung sowie Strom vom 2024-10-12
Akkuspannung (hellgrün), Drehzahl (dunkelrot), Gasvorwahl und Regleröffnung (grün und blau) sowie Strom (rot). Größer…

 

Es zeigt näm­lich, daß die Dreh­zahl (dunkel­rot) nach dem Hoch­lauf sehr gut konstant gehalten wird. (Die Auf­lösung des Dreh­zahl­wertes ist offen­bar 10 U/min.) Genau so wird es durch die soge­nannte Gas­vor­wahl (grün) vor­ge­geben. Diese stellt also eine Art Soll­wert dar, hier 76% des maximal mög­lichen Wertes. Im Governor-Modus kann man diesen viel­leicht als maximal mög­liche Dreh­zahl inter­pretieren, aller­dings nur "theoretisch" mög­lich mit der gleichen Akku­spannung wie beim "Ein­lernen" und ohne Last.

Die soge­nannte Regler­öffnung (blau) stellt dann den ent­sprechenden Ist­wert dar. Den kann man ver­ein­facht als Pro­zent­satz der maximal mög­lichen Spannung inter­pretieren. Die wird mit Ent­ladung des Akkus geringer, also muß der Pro­zent­satz laufend erhöht werden. Die Linie ist recht gezackt, steigt aber tendenziell mit der Zeit (von links nach rechts) an. Dieser Ver­lauf ist genau spiegel­bild­lich zur oben liegenden (hell­grünen) Spannungs­linie, denn um die Dreh­zahl konstant zu halten, muß der Regler umso mehr auf­machen, je weiter die Spannung absinkt.

Die Zacken in der unten liegenden (roten) Strom­linie (Doppel­bedeutung des Wortes bewusst) ent­sprechen genau denen der Regler­öffnung (blau), denn letztere ist nötig, um den Strom frei­zu­setzen, der zum Ein­halten der Dreh­zahl gebraucht wird, zum Beispiel wenn der Pitch erhöht wird. Entsprechend sieht man manch­mal einen Ein­bruch (Zacken nach unten) der Dreh­zahl, bevor der Regler weiter öffnet und höherer Strom die Dreh­zahl wieder auf Soll­wert bringt – manch­mal so schnell, daß sie den Soll­wert über­schießt. Um­ge­kehrt – plötz­lich geringere Last durch weniger Pitch – gilt das Ent­sprechende.

Ver­mut­lich sind Gas­vor­wahl und Regler­öffnung gleich, wenn die Spannung gleich der beim "Ein­lernen" ist, gleiche Dreh­zahl vor­aus­gesetzt. Das Ein­lernen bestand nur darin, ein­mal bis zu einer bestimmten Dreh­zahl hoch­zu­fahren, nach­dem der Governor-Store-Modus ein­ge­stellt worden war. Nach Anleitung soll das bei einer Gas­vor­wahl von mehr als 70% erfolgen. Die ergab sich ein­fach bei 1100 U/min, wohl wegen der richtigen Aus­legung von Motor und Getriebe. Diese Dreh­zahl kann man also als "Standard" (Begriff aus der YGE-Bedienungs­anleitung, im Gegen­satz zu Schweben und 3D) für diesen Heli ansehen, denn die dafür nötigen 76% Gas­vor­wahl liegen genau im empfohlenen Bereich von 70 bis 80%.

Akkuspannung, Drehzahl, Gasvorwahl und Regleröffnung sowie Strom vom 2024-11-03
Akkuspannung (hellgrün), Drehzahl (dunkelrot), Gasvorwahl und Regleröffnung (grün und blau) sowie Strom (rot). Größer…

 

Zum Ver­gleich zeigt dieses Dia­gramm die Werte eines späteren Fluges mit der jetzt bevor­zugten niedrigeren Dreh­zahl 1040 U/min. Die wird mit 72% Gas­vor­wahl erreicht, also immer noch im "Standard"-Bereich, und das Flug­ver­halten fühlt sich auch noch wie "Standard" an. Für niedrige Dreh­zahlen (für das Schweben) wird in der YGE-Bedienungs­anleitung der Bereich 60 bis 70% empfohlen. Das könnte man mit diesem Heli durch­aus noch aus­pro­bieren, denn bisher fühlt er sich im Flug noch lange nicht "weich" an. Jeden­falls ist dieser Heli auf der sicheren Seite, denn Gas­vor­wahl und Regler­öffnung dürfen nicht zu klein sein.

Für schwere Scale-Helis wird des­halb eine mög­lichst große Regler­öffnung (ja, nicht Gas­vor­wahl) empfohlen, um höhere Wärme­ver­luste zu ver­meiden. Das kann hier kein Problem sein, denn die Temperatur des Reglers ging bei diesem Flug nicht über 33°C, beim vor­herigen nicht über 36°C. Natür­lich könnte man eine schwere Last unter diesen Heli hängen, aber dann würde man auch mit relativ hoher Dreh­zahl fliegen, also hoher Gas­vor­wahl und damit auch Regler­öffnung. Die Dreh­zahl könnte deut­lich über 1100 U/min liegen, bei 1200 U/min oder sogar mehr, denn der Antrieb hat die dafür nötige Leistungs­reserve (siehe nächstes Kapitel).

Sobald all das aus­probiert ist, sind die Tele­metrie­werte von Gas­vor­wahl und Regler­öffnung eigent­lich nicht mehr nötig. Dennoch werde ich sie nicht "abschalten", denn sie werden auf­ge­zeichnet und im Fall eines technischen Problems am Antrieb des Helis oder eines Unfalls könnten gerade diese auf­ge­zeichneten Daten wichtig oder zumindest nütz­lich sein.

Die "Regler­öffnung" spielt auch im nächsten Kapitel (über den Antrieb) eine Rolle. Dort heißt der Wert "Leistungs­grad" als der Prozent­satz der vollen Antriebs­spannung, der den für eine bestimmte Dreh­zahl nötigen Strom zur Folge hat. Während hier die volle Spannung laufend absinkt, wird dort von vorne­herein konstant die Nenn-Zellen­spannung von LiPo (3,70 V) vor­aus­ge­setzt – ein so niedriger Wert, daß er hier nicht erreicht wird (nur 3,80 V). Des­halb ist die "Regler­öffnung" hier geringer als der "Leistungs­grad" dort, steigt aber laufend an.

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Antrieb

Um die Leistung des Modells im Flug­simul­ator REFLEX XTR² richtig abzu­bilden, mussten die Antriebs­kenn­werte ermittelt werden. "Antrieb" meint den Elektro­motor, Haupt- und Heck­rotor­getriebe und -wellen sowie beide Rotor­köpfe. Manche Kenn­werte waren vom jeweiligen Her­steller ange­geben, andere mussten gemessen werden und der Rest wurde berechnet. Nach­dem der Hub­schrauber zum ersten mal geflogen war, gab es im Fluge aufge­zeichnete Tele­metrie­daten. Damit konnten realistische betriebliche Werte berechnet werden. Die Rechen­tabellen gibt es zum Herunter­laden.

Als Akku­spannung wird in den folgenden Abschnitten die Nenn-Zellen­spannung von LiPo (3,70 V) vor­aus­ge­setzt, multi­pli­ziert mit der Zellen­zahl (12). Um die Akkus zu schonen, soll nur bis auf 3,75 V pro Zelle ent­laden werden, aus­gehend von 4,20 V oder weniger. Praktisch ist die Spannung also immer (bis zu 13,5%) höher, als hier "theoretisch" an­ge­nommen.

Kennwerte

Der Motor­her­steller hatte 450 U/min/V als spezifische Dreh­zahl (kv) und 32 mΩ als Innen­wider­stand (Impedanz, Ri) ange­geben. Der dritte Kenn­wert, der zum Berechnen der Motor­leistung nötig ist, der Leer­lauf­strom (I0), musste gemessen werden. Zu diesem Zweck wurde der Motor ein­fach an der Werk­bank befestigt und mit dem vorge­sehenen Regler (Governor) sowie einem 10s LiPo-Akku auf Dreh­zahl gebracht. Die Tele­metrie des Reglers lieferte die Werte von Dreh­zahl und Strom. I0 war dann 2,3 A bei 15800 U/min (gleich­bedeutend mit 1143 U/min Haupt­rotor­drehzahl).

Ent­sprechend wurde der Strom gemessen, nach­dem die Mechanik fertig montiert war (siehe oben, wo auch die Unter­setzungs­ver­hältnisse genannt sind). Der Regler (Governor) wurde auf 1100 U/min Haupt­rotor­dreh­zahl einge­stellt und nach einem kurzen Ein­laufen des ganzen Antriebs wurden jetzt 3,3 A Leer­lauf­strom (ohne Rotor­blätter) gemessen. Das "Getriebe" von Haupt- und Heck­rotor verur­sachte also zusätz­lich 1,0 A Strom­auf­nahme. Eine einfache Rechnung ergab 94,5% "Getriebe"-Wirkungs­grad (der, als Prozent­satz der Momenten-Über­tragung, per Defini­tion alle zusätz­lichen Reibungs­ver­luste unter Last ein­schließt).

Diese Kenn­werte, die ange­gebenen Getriebe­unter­setzungen und die gemessenen Längen und Breiten der Rotor­blätter genügen, um den Antrieb im Flug­simulator abzu­bilden. Die ange­gebenen Werte (außer die Getriebe­unter­setzungen) habe ich nicht einmal über­prüft, weil das schwierig gewesen wäre und weil die Berech­nungen ohnehin ver­ein­facht sind.

Maximalwerte

Im Simulator wird die Kenn­linie der mechanischen Motor­leistung ange­nähert und dafür muß die maximale mechanische Leistung ange­geben werden sowie die Dreh­zahl, bei der sie erreicht wird. Um diese zu ermitteln genügen die Antriebskennwerte. Allerdings muß der Widerstand von Akkus, Regler und Leitungen (mit Steckern) geschätzt werden. Ent­sprechend der Anzeige des Lade­gerätes wurden 30 mΩ pro Akku einge­setzt sowie 20 mΩ für den Regler samt Leitungen und Steckern ange­nommen.

Antriebswerte bei maximaler Leistung

 

Rechnerisch ergibt sich dann die maximale mechanische Leistung zu 4110 W bei einer Haupt­rotor­dreh­zahl von 718 U/min, ent­sprechend einer Motor­dreh­zahl von 9930 U/min. Diese Werte werden nur für den Simulator gebraucht.

Praktisch kann der Motor diese Leistung nicht abgeben, weil der Strom viel zu hoch wäre. Selbst bei der vorge­sehenen Rotor­dreh­zahl von 1100 U/min wäre der Strom mit 95 A noch zu hoch. Wenn der Regler bei konstant 1100 U/min nur kurz­zeitig "Voll­gas" geben würde, wäre das aber unschäd­lich für den Motor (für den Regler ohnehin). Im Durch­schnitt ist der Strom nicht ein­mal ein Viertel so hoch.

Des­halb ist es auch kein Problem, daß hier zu niedrige ("konservative") Werte errechnet werden, weil nur die Nenn-Zellen­spannung von LiPo (3,70 V) vor­aus­ge­setzt wird und keine praktische Betriebs­spannung (zwischen 3,75 V und 4,20 V). Praktisch wären die Werte also bis zu 13,5% (4,20 V) höher, die meiste Zeit während des Fluges zwischen 8% (4,00 V) und 3% (3,80 V).

Rundflug

Im Flug arbeitet der Antrieb mit Teil­last, die aber von der Dreh­zahl­regelung für den Haupt­rotor ständig ver­ändert wird, um die empfohlenen und gewünschten 1100 U/min ein­zu­halten. Hier wird ein­fach der durch­schnitt­liche Strom eines typischen Übungs­fluges angenommen: 21,6 A. Der "Leistungs­grad" ist dann der Prozent­satz der vollen Antriebs­spannung, der diesen Strom bei dieser Dreh­zahl zur Folge hat. Ermittelt wird er durch ein­faches Aus­probieren: 82% für 21,6 A und 1100 U/min.

Der "Leistungs­grad" ent­spricht der oben beschriebenen "Regler­öffnung". Ersterer bezieht sich aber auf die an­ge­nommene Akku-Nenn­spannung (3,70 V pro Zelle), letztere auf die wirkliche, (von 4,20 V auf 3,75 V pro Zelle) ständig abnehmende Akku­spannung. Diese ist immer höher als die Nenn­spannung, wes­halb die Regler­öffnung immer kleiner ist als der Leistungs­grad und ständig erhöht wird. Gerade durch das ständige Nach­regeln werden aber die Dreh­zahl und die anderen Werte – zumindest im Mittel – konstant gehalten. Des­halb können wir den konstanten Leistungs­grad als praktischen Ersatz für die ver­änder­liche Regler­öffnung ver­wenden. Beide sind gleich­wertige Leistungs­ein­stellungen, wobei ersterer eine Art Nenn­wert ist (nicht zu ver­wechseln mit der oben beschriebenen Gas­vor­wahl).

Antriebswerte beim Rundflug mit 1100 U/min

Das ist also das Dia­gramm für 82% Nenn-Leistungs­ein­stellung (bei 3,70 V Akku­zellen­spannung) und 21,6 A Strom, nötig für Rund­flug mit 1100 U/min und während des Fluges vom Regler auto­matisch einge­stellt.

"Voll­gas geben" (100%) bei kon­stant 1100 U/min, um mit maxi­malem Blatt­anstell­winkel stark zu steigen, könnte bei 3,70 V Akku­zellen­spannung bis zu 95 A ziehen. Diese große (und praktisch noch größere) Leistungs­reserve (4,4-facher Strom, 4,8-fache mechanische Leistung) ist im vor­herigen Diagramm gezeigt.

 

Das Diagramm zeigt, daß der Antrieb mit relativ kleiner Leistung und des­halb relativ hoher Motor­dreh­zahl arbeitet – im Ver­hält­nis zur Höchst­dreh­zahl, die von der jeweils nötigen Spannung abhängt. Das ist der Bereich, wo die Wirkungs­grad­kurve eta (hell­blau) ihr Maximum hat, und das sind 79% gesamt, also alle elektrischen Wider­stände und alle mechanische Reibung berück­sichtigt. Somit ist der Motor eine ausge­zeichnete Wahl für diesen Hub­schrauber, sowohl wegen seiner passenden spezifischen Dreh­zahl kv als auch wegen seines hohen Wirkungs­grades. Das ergibt minimalen Strom und maximale Flug­dauer für jede praktikable Rotor­dreh­zahl. Für noch längere Flug­dauer könnten noch kleinere Rotor­dreh­zahlen gewählt werden, die noch geringeren Strom erfordern (siehe unten).

Mit dem "Leistungs­grad" werden alle Kurven im Dia­gramm in waage­rechter Richtung "geschrumpft". Die maximale Dreh­zahl ist also hier 82% von der im "Voll­gas"-Dia­gramm oben. Bei nach wie vor 1100 U/min arbeitet der Antrieb jetzt ein klein wenig über der Dreh­zahl des höchsten Wirkungs­grads, aber der Wirkungs­grad ist nicht merk­lich geringer als der Maximal­wert: immer noch 79%.

Schweben

Im Schwebe­flug ohne Boden­effekt ist der durch­schnitt­liche Strom merk­lich (4,9 A) höher als im Rund­flug: 26,5 A. Dennoch ist der durch ein­faches Aus­probieren ermittelte "Leistungs­grad" nur gering­fügig (1%) höher: 83% für 26,5 A und 1100 U/min.

Wie gut der "Leistungs­grad" der "Regler­öffnung" ent­spricht, wurde mit den auf­ge­zeichneten Tele­metrie­daten im Diagramm oben über­prüft. Dort gibt es (um 6:50) eine kurze Zeit des Schwebens ohne Boden­effekt mit dem hier an­ge­nommenen Strom von 26,5 A. Die Akku­spannung ist der­weil 44,5 V, steigt aber im Leer­lauf nach dem Flug auf 45,5 V. Hier wird eine Spannung von 44,4 V an­ge­nommen; geteilt durch 45,5 V dort macht 0,976. 81,4% Regler­öffnung dort geteilt durch 82.8% Leistungs­grad hier macht 0,983. Das ist eine recht gute (0,7%) Über­ein­stimmung, wenn man berück­sichtigt, daß hier 60 mΩ Akku-Innen­wider­stand angenommen wurde, er dort aber nur 38 mΩ zu sein scheint (1,0 V Spannungs­ab­fall geteilt durch 26,5 A).

Antriebswerte beim Schwebeflug mit 1100 U/min

Dies ist das Dia­gramm für 83% Leistungs­ein­stellung und 26,5 A Strom, nötig für Schwebe­flug mit 1100 U/min und vom Regler auto­matisch einge­stellt.

Die Leistungs­reserve ist immer noch groß (3,6-facher Strom, 3,8-fache mechanische Leistung) und möglicher­weise nütz­lich, um einem Wirbel­ring­zu­stand zu ent­kommen.

 

Hier sind die Kurven auf 83% in waage­rechter Richtung "geschrumpft", also liegen sie 1% weiter rechts als die im vor­herigen Fall des Rund­flugs. Nur 1% mehr Spannung ist nötig, um den Strom um 4,9 A zu er­höhen, weil die Dreh­zahl nicht er­höht wird. Bei nach wie vor 1100 U/min arbeitet der Antrieb jetzt ziem­lich genau mit der Dreh­zahl des höchsten Wirkungs­grads: der ist 79%.

Rundflug 2

Auch hier wird ein­fach der durch­schnitt­liche Strom eines typischen Übungs­fluges angenommen, nun aber bei 1040 U/min (9% weniger) am Haupt­rotor. Der Strom ist merk­lich (2,0 A – 9%) geringer als bei 1100 U/min: 19,6 A. Auch der "Leistungs­grad" ist jetzt merk­lich (5%) geringer: 77% für 19,6 A und 1040 U/min.

Antriebswerte beim Rundflug mit 1040 U/min

Dies ist das Dia­gramm für 77% Leistungs­ein­stellung und 19,6 A Strom, nötig für Rund­flug mit 1040 U/min und vom Regler auto­matisch einge­stellt.

"Voll­gas geben" (100%) bei kon­stant 1040 U/min könnte bis zu 111 A ziehen. Diese riesige Leistungs­reserve (5,7-facher Strom, 6,3-fache mechanische Leistung) ist wohl praktisch nicht nutzbar, denn ein Über­ziehen (over­pitching) könnte bei diesem Strom vor­kommen, sollte aber durch Begrenzen des Blatt­anstell­winkels ver­hindert werden. Der Strom ist nicht zu hoch für den Regler und sogar der Motor könnte kurze Strom­stöße dieser Höhe ver­tragen.

 

Hier sind die Kurven auf nur noch 77% in waage­rechter Richtung "geschrumpft", weil die Rotor­dreh­zahl nur noch 1040 U/min beträgt und weil dafür 2,0 A weniger Strom nötig sind. Die Dreh­zahl 1040 U/min liegt jetzt sogar ein klein wenig weiter über der Dreh­zahl des höchsten Wirkungs­grads als 1100 U/min, aber der Wirkungs­grad ist kaum (1%) geringer: 78%.

Rundflug 3

Auch hier wird ein­fach der durch­schnitt­liche Strom eines typischen Übungs­fluges angenommen, nun aber bei 1160 U/min (5,5% mehr) am Haupt­rotor. Der Strom ist etwas (0,9 A – 4%) größer als bei 1100 U/min: 22,5 A. Der "Leistungs­grad" ist etwas (5%) größer: 86% für 22,5 A und 1160 U/min.

Antriebswerte beim Rundflug mit 1160 U/min

Dies ist das Dia­gramm für 86% Leistungs­ein­stellung und 22,5 A Strom, nötig für Rund­flug mit 1160 U/min und vom Regler auto­matisch einge­stellt.

"Voll­gas geben" (100%) bei kon­stant 1160 U/min könnte bis zu 78 A ziehen. Diese Leistungs­reserve (3,5-facher Strom, 3,8-fache mechanische Leistung) ist praktisch nutzbar, denn ein Über­ziehen (over­pitching) wird bei diesem Strom nicht vor­kommen. Der Strom ist nicht zu hoch für den Regler und sogar der Motor könnte ihn ver­tragen.

 

Hier sind die Kurven auf 86% in waage­rechter Richtung "geschrumpft", weil die Rotor­dreh­zahl nun 1160 U/min beträgt und weil dafür 0,9 A mehr Strom nötig sind. Die Dreh­zahl 1160 U/min liegt genauso weit über der Dreh­zahl des höchsten Wirkungs­grads wie bei 1100 U/min und der Wirkungs­grad ist gleich: 79%.

Rundflug 4

Auch hier wird ein­fach der durch­schnitt­liche Strom eines typischen Übungs­fluges angenommen, wieder bei 1100 U/min am Haupt­rotor, aber jetzt mit einem 700-52 kv 520 Motor (15,5% mehr). Der Strom ist merk­lich (3,4 A – 15,7%) höher als mit kv 450: 25.0 A. Aber der "Leistungs­grad" ist jetzt merk­lich (10%) geringer: 72% für 25.0 A und 1100 U/min.

Hier wird der KONTRONIK Pyro 700-52 (kv 520) vor­aus­ge­setzt. Er hat die­selben Ab­messungen wie der Pyro 700-45 (kv 450), aber weniger Windungen in der Stator­wick­lung und aus dickerem Draht. Da der Her­steller nur noch kv an­gibt, wurde für den -52 der Innen­wider­stand von der alten Webseite im Web Archive genommen und der Leer­lauf­strom ein­fach 15% größer als beim -45 geschätzt.

In der Rechen­tabelle wurden dann Leistungs­grad und Strom durch Probieren so ein­ge­stellt, daß sich bei 1100 U/min Rotor­dreh­zahl die gleiche mechanische Leistung ergibt wie im Fall des -45. Das ist schließ­lich das, was der Heli zum Rundflug braucht. Die dafür nötige elektrische Leistung ist hier gering­fügig (1,7%) höher, weil die Wider­stands­ver­luste mit dem Quadrat des Stromes steigen. Der Wirkungs­grad ist folg­lich um 1,6% schlechter. So genau ist die Rech­nung aber nicht, weil der Leer­lauf­strom grob geschätzt ist.

Antriebswerte für k<small>v</small> 520 beim Rundflug mit 1100 U/min

Dies ist das Dia­gramm für 72% Leistungs­ein­stellung und 25,0 A Strom, nötig für Rund­flug bei 1100 U/min mit einem kv 520 Motor und vom Regler auto­matisch einge­stellt.

"Voll­gas geben" (100%) bei kon­stant 1100 U/min könnte bis zu 145 A ziehen. Diese Leistungs­reserve (5,8-facher Strom, 6,4-fache mechanische Leistung) ist dem vor­herigen Fall mit 1040 U/min Rotor­dreh­zahl und dem kv 450 Motor recht ähn­lich.

In beiden Fällen erfordert die relativ geringe Dreh­zahl ein stärkeres Ab­regeln der Spannung. Die volle Spannung ergibt dann eben eine größere Steigerung von Strom und Leistung.

 

Hier sind die Kurven auf nur noch 72% (statt 82%) in waage­rechter Richtung "geschrumpft", weil die kv jetzt 520 (statt 450) ist. Das heißt aus der­selben Spannung würde jetzt eine (um 15,5%) höhere Rotor­dreh­zahl folgen, des­halb ist für die­selbe Rotor­dreh­zahl (1100 U/min) ein kleinerer Leistungs­grad nötig. Um­ge­kehrt ist 3,4 A (15,7%) mehr Strom nötig. Die Dreh­zahl 1100 U/min liegt wieder etwas über der Dreh­zahl des höchsten Wirkungs­grads und ist etwas kleiner: 78% (statt 79%).

Der höhere Strom ist weder für den Motor noch für den Regler ein Problem. Letzterer könnte aber ein Problem mit dem Leistungs­grad haben. Der liegt zwar noch über 70%, wegen der höheren Akku­spannung im Betrieb liegen aber Regler­öffnung und Gas­vor­wahl im Rund­flug ("Standard" für den Regler) bereits unter 70%. Das kann laut YGE zu starker Erwärmung (des Reglers und viel­leicht auch des Motors) führen, gegen die eine größere Getriebe­unter­setzung ("abritzeln") empfohlen wird – oder weniger kv. (Beides ist gleich­wertig, wie auch kleinere Akku­spannung.) Also haben wir hier schon zu viel kv – für den Regler, der die Spannung weiter ab­regeln und höheren Strom ver­tragen muß.

Nachprüfung

Alle Tele­metrie-Mess­werte und die darauf basierenden Berechnungen legen nahe, daß ein Motor der Größe 700 mit 450 kv für diesen Hub­schrauber gerade richtig ist. Ein größerer Motor oder einer mit höherem kv scheint eher nutz­los, wenn nicht sogar schäd­lich. Um das zu über­prüfen, habe ich schließ­lich noch das auf der Website des Motor­her­stellers (Kontronik) kosten­los ange­botene Programm heliCalc her­ge­nommen. Es ist allein schon des­halb gut, weil es von den Motoren den Innen­wider­stand und den Leer­lauf­strom enthält, die sonst nicht mehr auf der Website an­ge­geben sind, sowie den Innen­wider­stand von Reglern und Akkus. Vor allem aber soll es eine Hilfe bei der Motor­aus­wahl sein, weil man ver­schiedene Motoren probieren und die errechneten Kenn­werte ver­gleichen kann. Also habe ich die Daten des hier verwendeten Antriebs ein­ge­geben.

Bildschirmkopie der heliCalc-Berechnung des Antriebs
Bildschirmkopie der heliCalc-Berechnung des Antriebs. Größer…

Es wurde dann aber die all­gemeine freie Version von heliCalc ver­wendet (statt der Kontronik-Version, welche auch frei ist), denn sie kennt außer dem Motor auch meinen YGE-Regler und einen ganz gut passenden 4500 mAh LiPo-Akku. Beide Versionen sind ein­ge­schränkt insofern als der Anpassungs­faktor für den Rotor (PConst/TConst) nicht ver­änder­bar ist. Man kann auch keine Blatt-Tiefe angeben.

Etwas anders als in meinen eigenen Berechnungen sind der Leer­lauf­strom des Motors (2,2 A statt 2,3 A) und der Innen­wider­stand des Akkus (33 mΩ statt meiner zunächst zu hohen 60 mΩ, aber dann 38 mΩ nach den Telemetriedaten und dem Lade­ge­rät).

Mir fiel es leicht, im Nach­hinein die Antriebs­para­meter so zu berechnen, daß sie der Rotor­dreh­zahl und dem gemessenen Strom ent­sprechen. Diese Berechnungen erwiesen sich als richtig (siehe oben). Hin­gegen ver­sucht heliCalc, den Strom und die weiteren Para­meter vor­her­zu­sagen, indem es den Leistungs­bedarf des Rotors schätzt. Das scheint aber schwieriger zu sein als gedacht.

 

Jeden­falls errechnet das Programm höheren Strom als gemessen (31,3 A statt 26,5 A) und ent­sprechend zu viel mechanische Leistung (1214 W statt 818 W) in der Spalte Schweben. Die Werte in den anderen Spalten stimmen auch nicht. Vier der sechs Anzeigen sind im gelben Bereich (Warnung). Und das Programm warnt vor zu hoher Spannung (obwohl der Motor­her­steller 12s LiPo angibt) und zu hoher Motor­temperatur (in der Spalte Maximum). Oben auf der Webseite steht 15% Genauig­keit, aber diese Ergeb­nisse liegen weit außer­halb und sind ein­fach nicht realistisch.

Viel­leicht arbeitet die Rechnung für konstante Dreh­zahl nicht richtig, aber das ist nur geraten und ich könnte genauso gut das Pro­gramm nicht ver­standen haben. In jedem Fall scheint es einen größeren, stärkeren Motor für nötig zu halten. Im Text wird gewarnt, daß der errechnete Strom zu klein sein kann und man des­halb vor dem Erst­flug den wirk­lichen Strom messen soll. Hier scheint es, als ob auch vor zu großem errechneten Strom gewarnt werden sollte. Nur gut daß ich nicht von vorne­herein auf die Website von Kontronik gegangen bin, sondern Herrn Illig von Scaleflying.de nach einem passenden Motor gefragt und den dann gleich gekauft habe.

Schätzung

Immer noch auf der Suche nach einem formalen Weg, einen passenden Motor zu finden, kam ich auf einfache Berechnungen zurück. Zumindest der erste Schritt – Bestimmen von kV – scheint ver­läss­lich, weil dieser Para­meter auf bekannten (gegebenen) Werten beruht. Zudem ist kV sehr bestimmend für einen Motor, weil dieser Kenn­wert aus­drückt, wie schnell der Motor dreht, proportional zur Spannung. Und als Kehr­wert drückt er aus, wie viel Dreh­moment der Motor erzeugt, proportional zum Strom. (Des­halb zieht ein Motor mit höherem kV mehr Strom, um das gleiche Dreh­moment bei der gleichen Dreh­zahl zu erzeugen.) Ist kV ein­mal fest­ge­legt, wird im nächsten Schritt eine Obergrenze für den Innen­wider­stand R geschätzt. Der bestimmt, wie viel Strom fließt, proportional zur Spannung. Beide Kenn­werte zusammen drücken Größe und Leistung eines Motors aus. (Die folgenden Gleichungen werden abgeleitet in meiner Aus­arbeitung ElectricDrive.pdf, Kapitel "Motor/Gear Illustration", Abschnitt "Motor Selection".)

Die erste hier ver­wendete Gleichung ist ein ein­facher Quotient. Sein Zähler ist die Dreh­zahl des Motors, das Produkt von Soll-Rotor­dreh­zahl nsoll und Getriebe­unter­setzung ig. Der Nenner ist praktisch die Motor­spannung. Die Akku­spannung Ua wird durch den oben definierten Leistungs­grad LG ver­ringert. Hier ist 0.8 (80%) er­forder­lich, weil wir 44,4 V Nenn­spannung für den 12s LiPo-Akku ansetzen. Im Betrieb ist die Spannung stets höher, aber dann bleibt der LG im für den Regler gewünschten Bereich zwischen 70% und 80%.

Die Wurzel aus dem maximalen Motor­wirkungs­grad ηm max ist das Ver­hält­nis, das angibt, wie weit die Dreh­zahl des maximalen Wirkungs­grads unter der Maximal­dreh­zahl liegt. Das heißt, wir wollen, daß der Motor bei der er­for­der­lichen Dreh­zahl seinen maximalen Wirkungs­grad hat! Das ist die richtige (nicht ver­ein­fachte) Formel, aber der Wert des Wirkungs­grades muß geschätzt werden. Der maximale Wirkungs­grad des Motors allein wird auf 92% geschätzt, aber 5% werden abge­zogen für den Wider­stand von Akku, Regler und Kabeln mit Steckern. Weitere 2% werden abgezogen, weil die Motor­spannung durch den LG reduziert ist.

k V erf = n soll ⋅ i g LG erf ⋅ U a ⋅ η m max = 1100 ⋅ 13,827 0,8 ⋅ 44,4 ⋅ 0,85 = 464 [U/min/V]  

Dem­nach sind 464 erforder­lich, das ist viel näher an 450 als an den nächst­höheren Werten von kV (500 oder 520) in der Kontronik Pyro Baureihe von Hub­schrauber­motoren. Und es ist besser, ein etwas kleineres kV zu wählen, weil dann der Leistungs­grad LG im gewünschten Bereich bleibt. Ein größeres kV hätte zur Folge, daß der Regler auch unter 70% LG arbeiten muß und dann womög­lich viel Wärme erzeugt. Der Leistungs­grad LG wird ganz ein­fach mit dem gewählten Ist-kV korrigiert:

LG korr = LG erf ⋅ k V erf k V ist = 0,8 ⋅ 464 450 = 0,826

Obwohl der Leistungs­grad (82,6%) jetzt schon relativ nahe an "Voll­gas" (100%) liegt, ist noch genügend Leistungs­reserve vor­handen, denn die Leistung steigt (bei konstanter Dreh­zahl) mit dem Quadrat der Spannung, also des Leistungs­grads. Selbst in diesem schlechtesten Fall (82,6% LG bei 3,7 V Zellen­spannung) lässt sich die Motor­spannung immer noch um 21% (auf 100% LG) steigern und die Leistung steigt dann noch um 46%. Und die Motor­größe wird nicht nur eben so aus­reichen, weil die nächst größere aus der Bau­reihe gewählt werden muß, also wird die Leistungs­reserve noch größer sein.

Der Her­steller des Hub­schraubers empfiehlt in der Anleitung einen Motor mit kV 450 und der Größe 750. Den ersten Teil haben wir jetzt nach­voll­zogen, aller­dings nur auf­grund der vor­ge­gebenen Empfehlung für 1100 U/min Haupt­rotor­dreh­zahl. Wären wir von 1200 U/min aus­ge­gangen, dann wäre statt 464 als erforder­liches kV 507 heraus­ge­kommen. Wir legen uns aber auf kV 450 fest und haben aus der Kontronik Pyro Bau­reihe vier Größen zur Aus­wahl (700, 750, 850, 900) oder sogar fünf, wenn wir auch kV 480 (800) akzeptieren, was genauso nahe an 464 ist wie 450.

Auch der nächste Schritt beruht auf einem gegebenen Wert, dem er­forder­lichen (mittleren) Dreh­moment Mg erf (g für Getriebe­welle) im Schwebe­flug. Es wurde oben aus auf­ge­zeichneten Tele­metrie­daten berechnet, die bei 1100 U/min Haupt­rotor­dreh­zahl gemessen wurden. In der Gleichung für das Dreh­moment konnte dieses ein­fach gegen den Wider­stand aus­ge­tauscht werden. Das gewählte kV und der ent­sprechend korrigierte Leistungs­grad LG müssen im folgenden ver­wendet werden. Der geschätzte maximale Motor­wirkungs­grad ηm max und seine Wurzel ersetzen nun das Produkt von Wider­stand und Leer­lauf­strom, das noch nicht bekannt ist, solange kein Motor gewählt wurde.

R max = 60 2 π ⋅ i g k V ist ⋅ η g ⋅ 1 M g erf ⋅ ( LG korr ⋅ U a ⋅ ( 2 ⋅ η m max - η m max ) - i g k V ist ⋅ n soll )
R max = 60 2 π ⋅ 13,827 450 ⋅ 0,95 ⋅ 1 6,7 ⋅ ( 0,826 ⋅ 44,4 ⋅ ( 2 ⋅ 0,85 - 0,85 ) - 13,827 450 ⋅ 1100 ) = 0,105 [Ω]
R m max = R max - R a - R r = 0,105 - 0,038 - 0,020 = 0,047 [Ω]

Per Definitionem schließt der Wider­stand R die Wider­stände von Akku, Regler, Kabeln und Steckern ein. Sie müssen von den errechneten 105 mΩ ab­ge­zogen werden. Ich hatte 20 mΩ für den Regler angenommen, heliCalc auch. 38 mΩ für die Akkus wurden an­ge­setzt, nach­dem die Anzeige des Lade­gerätes wieder­holt während des Lade­vor­gangs be­ob­achtet wurde.

47 mΩ ist eine Ober­grenze für den Innen­wider­stand des Motors. Der Wert lässt gerade genug Strom zu, um das er­forder­liche Dreh­moment mit dem vor­ge­sehenen Leistungs­grad LG zu erzielen, und bietet immer noch genügend Leistungs­reserve. In der Kontronik Pyro Bau­reihe hat schon der kleinste Motor mit kV 450 – Größe 700 – einen kleineren Innen­wider­stand, also ist die Größe 750 nicht nötig und die Leistungs­reserve ist noch größer. Des­halb muß der Leistungs­grad erneut an­ge­paßt werden, jetzt an den kleineren Wider­stand R, der den erforder­lichen Strom (der wiederum in Dreh­moment um­ge­wandelt wird) bei etwas kleinerer Spannung zulässt. Die Werte für Rm und I0 stammen von heliCalc:

R = R m + R a + R r = 0,032 + 0,038 + 0,020 = 0,090 [Ω]
LG soll = 1 U a ⋅ ( M g erf ⋅ 2 π 60 ⋅ k V i g ⋅ R η g + R ⋅ I 0 m + i g k V ⋅ n soll ) = 1 44,4 ⋅ ( 6,7 ⋅ 2 π 60 ⋅ 450 13,827 ⋅ 0,090 0,95 + 0,090 ⋅ 2,2 + 13,827 450 ⋅ 1100 ) = 0,815

Diese Gleichung für den Leistungs­grad LG ist ein Ver­hält­nis von Spannungen. Der Nenner ist einfach die Akku­spannung, der Zähler ist die Spannung, die für das erforder­liche Dreh­moment nötig ist. Der erste Term in Klammern ist die im Motor wirk­same Spannung, das heißt sie bewirkt Dreh­moment, indem sie den ent­sprechenden Strom zu­lässt. Der zweite Term ist der durch Innen­wider­stand und Reibung ver­ur­sachte "Spannungs­abfall" und der dritte Term ist die bei Soll­dreh­zahl durch Gegen­induktion generierte Spannung.

Die wirk­liche Leistungs­reserve kann jetzt direkt berechnet werden, nicht mehr in Analogie zum Leistungs­grad. Eine Hälfte der Gleichung für das Dreh­moment Mg wird aus diesem Ver­hält­nis heraus­ge­kürzt – Zähler und Nenner unter­scheiden sich nur noch durch den Leistungs­grad LG. Wieder erkennen wir die Akku­spannung (un­ver­ändert sowie um den LG ver­kleinert), den "Spannungs­ab­fall" und die Gegen­induktions­spannung. Die beiden letzteren Terme werden ab­ge­zogen und die wirk­same Spannung, die Dreh­moment er­zeugt, bleibt übrig. Dieser wirk­same "Rest" ist über­raschend klein, besonders die durch den Leistungs­grad ver­kleinerte Spannung, die immer­hin für Schwebe­flug aus­reicht. Ent­sprechend ist die Leistungs­reserve er­staun­lich groß:

M g max M g erf = U a - R ⋅ I 0 m - i g k V ⋅ n soll LG soll ⋅ U a - R ⋅ I 0 m - i g k V ⋅ n soll = 44,4 - 0,198 - 33,8 0,815 ⋅ 44,4 - 0,198 - 33,8 = 44,4 - 34,0 36,2 - 34,0 = 10,4 2,2 = 4,8

Sie ist sogar größer als oben er­rechnet. Dort hatte ich den selbst gemessenen Leer­lauf­strom I0 (2,3 A statt 2.2 A wie in heliCalc an­ge­geben) und einen höheren Innen­wider­­stand des Akkus Ra (60 mΩ statt 38 mΩ laut Lade­gerät) an­ge­nommen, wie für einen schlechteren Akku mit kleinerer C-Rate. Das Produkt beider Werte R⋅I0 ist merk­lich erhöht (von 0,198 V auf 0,258 V) aber absolut gesehen klein, so daß der große Unter­schied zwischen den Werten der Leistungs­reserve damit nicht erklärt werden kann. Der absolut kleine Anstieg des "Spannungs­ab­falls" erfordert eine ent­sprechend kleine Er­höhung des Leistungs­grades LG (von 0,815 auf 0,828), die aber eine relativ große Er­höhung der wirk­samen Spannung dar­stellt – nötig um das Dreh­moment für Schwebe­flug zu erzeugen. Jetzt werden dieser Leistungs­grad sowie die daraus folgende Leistungs­reserve genau so wie oben errechnet:

M g max M g erf = 44,4 - 0,258 - 33,8 0,828 ⋅ 44,4 - 0,258 - 33,8 = 44,4 - 34,1 36,8 - 34,1 = 10,3 2,7 = 3,8

Das beweist nicht, daß diese Berechnung richtig ist, denn ich habe nur die Berechnung oben "um­ge­kehrt". Aber es zeigt, wie empfind­lich die Rechnung – und der Antrieb – auf Änderungen an den vor­ge­gebenen Konstanten reagieren. Es ist gut mög­lich, daß ein weniger hoch­wertiger Motor, Regler und Akku (jeweils mit höherem Innen­wider­stand und der Motor mit höherem Leer­lauf­strom als hier) einen 750er Motor er­forder­lich machen würden, damit genug Leistungs­reserve bleibt. (Als ich ein­mal in Panik voll Pitch gegeben habe, be­an­spruchte das eine Leistungs­reserve von 3,5.) Höheres kV würde nur für höhere Rotor­dreh­zahl gebraucht.

Über­haupt glaube ich, daß eine Berechnung, die auf an­ge­gebenen und an­ge­nommenen Werten beruht, nicht ganz richtig sein kann. Zumindest passe ich die Berechnung immer an, kalibriere sie mit gemessenen Daten, wie oben gezeigt. Trotz­dem kann sie daneben­liegen, zum Bei­spiel wenn es kalt ist und der Akku höheren Innen­wider­stand als gewöhn­lich hat. Und noch schwieriger zu rechnen als der Antrieb ist der Rotor, das heißt das er­forder­liche Dreh­moment ab­ge­leitet von an­ge­messener Dreh­zahl und Blatt­winkel sowie die er­forder­liche Leistungs­reserve.




2025-12-22   © Burkhard Erdlenbruch
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