Die Schweizer 300 von HIROBO

Wie es dazu kam

Hier geht es speziell um mein Exemplar der HIROBO Schweizer 300 und seine Besonderheiten. Einige allgemeine Informationen zu diesem Modell gibt es natürlich auch.

Nachdem ich 2017 zu meiner Überraschung doch noch das "Nasenschweben" gelernt hatte, wollte ich einen "richtigen" Modell­hub­schrauber haben, nicht nur Mikros. Er sollte sogar recht groß und schwer sein, elektrisch angetrieben und "scale", also nicht für Kunstflug – sozusagen altersgerecht.

Der Hauptrotor sollte mehr als zwei Blätter haben, was die Sache schwierig machte. Mir hätte eine Hughes 500 gut gefallen, aber da mußte man sich zu einem gängigen "Besenstiel"-Heli sowohl den Rumpf als auch den Hauptrotor von Spezialherstellern besorgen und selbst alles aneinander anpassen – zu schwierig für mich und recht teuer.

Im Internet fand ich dann diesen Heli, der von vorneherein "scale" ist und zu dem HIROBO selbst einen Dreiblattrotor liefert. Außerdem bietet TMRF Rüdiger Feil, Experte und Händler für HIROBO in Deutschland, einen Umrüstsatz auf Elektroantrieb an. Das schien für mich geeignet, zumal in Internet-Foren mehrere Modellbauer Erfolg mit diesem Typ meldeten. Und die Hughes oder Schweizer 300 hat mir auch schon immer gut gefallen.

Auf der Packung steht "30 class scale heli­copter" und das stimmt auch. HIROBO hat dieses Modell schon 1995 heraus­gebracht und offen­bar zumindest den Packungs­auf­druck seit­dem nicht verändert. Damals gab es nur Glühzünder als Antrieb und ein 30er (5 ccm) war die übliche Größe für Sport- und Anfän­ger-Hub­schrau­ber. Die Werbung von HIROBO behauptet, daß mehr als die Hälfte aller Modellheli-Piloten weltweit mit dem HIROBO Shuttle gelernt haben. Auch das könnte stimmen, zumal der Shuttle seit 1985 verkauft wurde. Jedenfalls dürfte diese S-300 vom alten Shuttle abgeleitet sein und viele Teile mit ihm gemeinsam haben.

Das dürfte auch den Haupt­rotor betreffen – wie damals üblich ein Zwei­blatt mit Paddel­stange und mechani­schem Mischer zur Taumel­scheibe. Im Rumpf gibt es dann noch mechani­sche Mischer für die Ansteue­rung der Taumel­scheibe durch drei Servos in "Standard­größe". Der Heck­rotor wird über Kegel­rad­getriebe und Welle ange­trieben – für mich ein Plus­punkt dieses Modells, denn Riemen­antrieb mag ich ein­fach nicht.

Der Rotor­durch­messer von 1244 mm (2000 U/min Maximal­dreh­zahl) mit genau 550 mm Blatt­länge charakterisiert heute einen 550er Heli mit typisch 2,8 kg Gewicht. Die konventionell aufgebaute S-300 ist von KYOSHO schon mit 3,2 kg angegeben, aber ein Exemplar mit Dreiblattrotor und Elektroantrieb wird wohl noch schwerer (eher 4,2 kg). Man verwendet deshalb auch gerne Motoren bis zur Größe 46 (7,5 ccm) oder heute einen Elektro­motor von bis zu 2 kW Leistung mit einem 6s LiPo-Akku.

Seit wann es den Drei­blatt­rotor gibt ist mir nicht bekannt, aber es ist ein gut gemachter, starrer Ganz­metall-Rotor­kopf mit Holzblättern – klassisch wie der ganze Heli. Mit 1092 mm Durch­messer (477 mm Blatt­länge) soll er 1500 bis 1600 U/min drehen (1800 U/min Maximum) und braucht wohl relativ viel Leistung. Laut Rüdiger Feil, der ein bekannter Wett­bewerbs­flieger (und "Heli-Guru") ist, fliegt der Heli auch "konventionell" (nur mit einem Kreisel für den Heck­rotor) recht gut, aber HIROBO empfiehlt doch ein "handels­übliches Drei­achs-Kreisel­system" (Flybarless-System). Kunst­flug ist nicht möglich, haben die Blätter doch ein gewölbtes Profil und nur wenig negativen Ein­stell­winkel.

Das "scale" auf der Packung stimmt vielleicht nicht ganz, wenn man sich den Zweiblattrotor anschaut, aber sonst sieht die HIROBO S-300 so vorbildgetreu aus wie kaum ein anderes Modell der S-300 (besonders durch den schrägen Heck­aus­lerger). Der Dreiblattrotor kommt dem Original noch näher, muß nur am Modell einen massiveren Kopf und breitere Blätter haben. Es könnte also alles sehr schön und gut sein, wenn ich nicht immer noch "ein Haar in der Suppe" finden würde – siehe nächster Abschnitt.

Der oben abgebildete Kasten mit seiner Bedruckung ist zwar seit 1995 unverändert, enthielt aber alle von mir bestellten modernen Kompo­nenten (Drei­blatt­rotor und Elektro­umrüstung) und keine überflüssigen alten (für Zwei­blatt­rotor und Ver­brennungs­motor). Alles war säuberlich zusammengestellt und verpackt von TMRF Rüdiger Feil. Enthalten waren auch eine Anleitung für die Basisversion, eine für den Dreiblattrotor und einige Blätter zum elektrischen Antrieb. Die Anleitungen (mit Text in Japanisch und Englisch) sind ungewöhnlich umfangreich und korrekt; alle nötigen Daten sind zu finden, aber wegen des Umfangs manchmal schwer. Die elektronischen Versionen (PDF) kann man herunterladen, aber sie lassen sich nicht durchsuchen (wohl nicht mit einem Textprogramm gemacht).

Man soll und muß die Anleitungen sorgfältig studieren, und manches muß für den Dreiblattrotor anders gemacht werden als in der Basisanleitung beschrieben. Hinweise auf mögliche Änderungen finden sich – natürlich – keine. Wie man etwas vielleicht ändern könnte, das kann man aber mit etwas Mühe aus den Anleitungen herauslesen. Ich wollte die Drehrichtung des Hauptrotors umkehren, weil der im Lieferzustand sozusagen "falsch herum" dreht. Mit tatkräftiger Hilfe von Rüdiger Feil sind die dazu nötigen Änderungen dann prinzipiell gelungen, allerdings zunächst ohne Garantie für gutes Funktionieren. Das Risiko war es mir wert, zumal die Änderungen (wenn auch mit etwas Mühe) rückgängig gemacht werden können.

Meine Änderungen

Ein Bericht in einem Internet-Forum brachte mich erst auf das "Problem": Das um 30° schräggestellte Höhenleitwerk wird vom Heckrotor angeblasen. Im Schwebeflug verursacht das Wirbel, so daß der Hubschrauber nicht ruhig schweben kann. Als Abhilfe wurde vorgeschlagen und ausprobiert, das Höhenleitwerk ganz waagerecht zu stellen, und das half. Das schmeckte mir aber gar nicht und so studierte ich die Anleitung auf der Suche nach dem Grund, weshalb so etwas bei einem Scale-Heli vorkommen kann. Dieser Grund war auch bald klar, nur der Versuch der Abhilfe wurde dann ein größeres Projekt.

Die Konfiguration des Shuttle mit dem rechtsdrehenden Verbrennungs­motor unten im Gehäuse führt zu einem rechts­drehenden Hauptrotor (von oben gesehen). Wie bei jedem "großen" Hubschrauber wird dann der Heckrotor an der rechten Seite angeordnet, damit er vom Heckausleger und den Leitwerken weg, nach außen blasen kann. So ist es auch bei der HIROBO Lama, dem anderen vom Shuttle abgeleiteten Scale-Heli (der wohl wesentlich häufiger verkauft wird als die S-300), und da ist es vorbildgerecht ("scale").

Die S-300 hat im Original aber einen links­drehenden Haupt­rotor und den Heck­rotor auf der linken Seite. Die Dreh­rich­tung erkennt man im Fluge nicht, also ist sie uner­heb­lich, aber der Heck­rotor soll beim Modell schon auf der richtigen Seite (wie beim Vor­bild) sitzen. Deshalb hat HIROBO ihn ein­fach dort­hin gesetzt, wo er dann das Leit­werk anbläst, denn er muß ja nach rechts blasen, wenn der Haupt­rotor rechts dreht. Übrigens neigt sich der Heli dann auch nach rechts und dort sitzt meist beim "großen" auch der Pilot. Die beiden Hughes-Hub­schrauber 300 und 500 mit ihrem links­drehenden Haupt­rotor neigen sich aber nach links, und da sitzt in ihnen auch der Pilot.

HIROBO hat also zu einem kleinen Trick gegriffen (man könnte auch sagen: gemogelt), um das Aussehen vorbildgerecht zu machen ohne den ganzen Hubschrauber neu konstruieren zu müssen (was wir auch nicht bezahlen würden, aber ich nenne das nur noch semi-scale). Meine verwegene Idee war nun, daß man das heute auch nicht mehr tun muß, denn ein bürsten­loser Elektro­motor kann ohne weiteres auch links drehen. Doch der Teufel steckt bekanntlich im Detail, und da mußte er aufgestöbert und vertrieben werden:

Der Rotorkopf ist symmetrisch, aber das Blattprofil ist es nicht – es ist gewölbt (vermutlich NACA 2415). Wie mir Rüdiger Feil mitteilen konnte, ist das kein Problem. Der Dreiblattrotor wurde wohl ursprünglich für die HIROBO-Modelle der CH-46 und CH-47 geschaffen, also für gegenläufige Tandemrotoren. Deshalb konnte ich einfach einen Satz linksläufige Blätter bestellen. Die Blatthalter werden am Rotorkopf jeweils so gedreht, daß die Verstellhebel in Laufrichtung stehen (im Bild für rechtsdrehenden Rotor gezeigt).

Der Freilauf muß natürlich "umgedreht" werden. Nach dieser Ersatz­teil­zeich­nung in der Anleitung sollte das möglich sein, aber ich konnte mit meinen Mitteln und Fähigkeiten die ineinander geschrumpften Teile (0402-016) nicht demontieren und hätte sie auch nicht wieder montieren können. Rüdiger Feil hat das in seiner Werkstatt für mich erledigt.

Das Ritzel zum Haupt­zahn­rad ist auf eine Klemmhülse für die Motor­welle geschraubt. Viel­leicht sind beide Teile in ver­schie­denen Ausführungen (Zahn­rad­modul, Wellen­durch­messer) erhält­lich und es sind des­halb zwei mit­ein­ander ver­schraubte Teile, oder es handelt sich einfach um das Original-Ritzel. Jeden­falls paßt zu einem rechts­drehenden Motor das Rechts­gewinde, aber ein links­drehender Motor würde es aufdrehen. Des­halb habe ich nicht nur Loctite hinein­gegeben, sondern auch noch quer durch­gebohrt und ver­stiftet. (Wie in dem alten Scherz: Was ein richtiger Schreiner ist, der leimt alles drei mal und nagelt es dann noch.)

Wenn man den Dreh­sinn des Haupt­rotors ändert, dreht auch der Heck­rotor anders­herum. Die Heck­rotor­blätter haben sym­metri­sches Profil, also kann man sie in beiden Richtungen einbauen. Aber die Blatt­halter sind unsymmet­risch und lassen sich des­halb nicht umdrehen, ihre Anlen­kung auch nicht. Das ist nicht weiter schlimm, weil der Heck­rotor starr ist und keine zyklische Blatt­ver­stellung hat.

Mir kam aber eine weitere verwe­gene Idee, nämlich daß man viel­leicht das Kegel­rad auf der Heck­rotor­welle ("2nd shaft") im Getriebe "umdrehen" könnte – wie hier eingezeichnet. Dann würde die Dreh­richtung beibe­halten.

Zusätzlich würde eine weitere Mogelei korrigiert: Weil der Heck­rotor an die andere Seite verlegt wurde, mußte HIROBO den Verstell­hebel am Getriebe um 30° verdreht anordnen. Nur so haben die Heck­rotor­blätter in Neutral­stellung den richtigen Ein­stell­winkel, um gegen das Getriebe zu blasen. Das ist aber geometrisch keine gute Anordnung, sondern ein weiterer notwendiger Trick (oder eine Mogelei) von HIROBO. Wenn die Dreh­richtung des Heck­rotors beibehalten werden könnte, würden die Blätter jetzt "anders­herum" stehen und der Hebel so stehen, wie es eigent­lich vor­gesehen ist – so wie an der HIROBO Lama, rechtes Bild, dort steht der Hebel richtig.

Hier konnte auch Rüdiger Feil nicht helfen, das heißt er konnte das Zahn­rad nicht ver­setzen, weil es aus Kunst­stoff und fest auf die Welle aufge­spritzt ist. Es bleibt also bei dem schräg­stehenden Hebel und den falsch herum laufenden Blatt­haltern am Heck­rotor. Einen Vorteil hat der ver­änderte Drehsinn des Heck­rotors: Oben drehen die Blätter jetzt nach hinten, schneiden also durch den Abwind des Haupt­rotors in seiner Richtung und nicht gegen sie. So sollte es üblicher­weise sein, denn dann arbeitet der Heck­rotor wirk­samer und leiser. Eine – bisher uner­wähnte – Folge der Mogelei ist jetzt also korrigiert. (Die sechs Zeichnungen stammen übrigens aus den HIROBO-Anleitungen für S-300 beziehungsweise Lama.)

Zusammenbau

Nachdem die Änderungen für den Dreh­sinn des Haupt­rotors nun klar waren, mussten sie beim Zusammen­bau berück­sichtigt werden – zusätz­lich zu den Ände­rungen für den Drei­blatt­rotor, die in einer eigenen Anlei­tung beschrieben sind.

Fliegen

"Der Kleine" fliegt ein­fach. Am 10. November 2019 hatten wir nur 1°C und Rauh­reif, meine Finger waren gefroren und ich hatte die Hosen voll. Zum Glück hat unser Vereins-Hub­schrauber­experte den Erst­flug für mich gemacht. Er hat noch ein­mal geschaut, ob alles am Heli in Ord­nung ist, hob ihn ab und setzte ihn noch ein­mal kurz ab, um die Heck­kreisel-Empfind­lich­keit zu ver­ringern (die ich ver­sehent­lich am Sender etwas zu hoch einge­stellt hatte). Dann brachte er den Heli in den Schwebe­flug, unge­fähr 2 m hoch, und nahm seine Daumen von den Knüppeln, um mir zu zeigen, daß der Heli so schwebt ("hands-off"). Das Bild zeigt den Kleinen nach dem erfolg­reichen Erst­flug auf dem Vorbe­reitungs­tisch, in guter Gesell­schaft der Helis des Vereins­kameraden:

Mein Anteil bestand darin, den Hub­schrau­ber richtig aufzu­bauen und einzu­stellen, und offen­sicht­lich ist das gelungen. Der Blatt­spur­lauf war so gut einge­stellt wie das eben mög­lich ist, wenn man die Länge der Stoß­stangen nur in Schritten von einer halben Umdrehung des Gewindes ver­ändern kann. Die Blätter sind gut ausge­wuchtet: Der Heli schüttelte sich etwas beim Hoch­lauf durch 400 U/min (beim Aus­strecken der Blätter), aber am Boden und im Schwebe­flug gab es dann keine sicht­baren Schwingungen mehr.

Alle Para­meter des Drei­achs-Kreisel­systems sind einge­stellt wie vom Her­steller empfohlen. Sogar die Empfehlung für die Heck­kreisel­empfind­lich­keit passt genau. Es scheint keine Not­wendig­keit zu geben, noch etwas anders einzu­stellen, höchstens den Wunsch – je nach Geschmack. Zum Bei­spiel ist für alle drei Achsen 50% Expo einge­stellt. Das war unserem Experten zu viel (er fliegt 3D), aber ich werde es so lassen. Als An­nehm­lich­keit kann man noch im Kreisel­system und am Sender drei ver­schie­dene Flug­phasen ein­richten (zusätz­lich zur zwingend not­wendigen Auto­rotations­phase).

Nicht zuletzt beweist der Erst­flug, daß der Dreh­sinn des Haupt­rotors umge­kehrt werden kann. Er beweist auch, daß der gewünschte Erfolg ein­tritt, denn das Heck des Helis wurde nicht durch Turbu­lenzen am Höhen­leit­werk unruhig (nur durch zu hohe Kreisel­empfind­lich­keit). Die nicht gerade gute Anord­nung der Heck­rotor­an­lenkung folgt nicht aus der Umkehr des Dreh­sinns, sondern daraus, daß HIROBO den Heck­rotor ein­fach von der rechten auf die linke Seite ver­legt hat, ohne seinen Dreh­sinn umzu­kehren.

Der "Test­pilot" beanstandete nur, daß der Heck­rotor recht schwach erschien, das heißt es war kein richtiges Ein­rasten nach dem Beenden einer Drehung zu erkennen. Das war aller­dings vorher bekannt, näm­lich von Ver­suchen im Simul­ator, wo die Kraft des Heck­rotors bei geringen Haupt­rotor­dreh­zahlen gerade aus­reichte. Man kann es aber zu "scale" passend finden, daß der ursprüng­lich für den leichten Shuttle gemachte Heck­rotor nun an der schweren Schweizer 300 recht "weich" wirkt, wo er wegen des langsamer drehenden Drei­blatt-Haupt­rotors selbst auch langsamer dreht.

Unge­fähr 7 Minuten Aktivität zogen 2450 mAh aus dem Akku, das sind 35% seiner nomi­nellen Kapa­zität. Zuerst blieb der Heli mit laufendem Rotor am Boden, dann kam Schwebe­flug mit zunächst 1420 U/min, dann mit 1520 U/min. Das sind 350 mAh/min durch­schnitt­licher Ver­brauch und genau 15 Minuten Flug­zeit, wenn nur 75% der nomi­nellen Kapa­zität ausge­nutzt werden. Um auf der sicheren Seite zu sein, muß man aber 29,5 A Strom im Schwebe­flug mit 1520 U/min annehmen (27,5 A bei 1420 U/min). Das bedeutet 492 mAh/min (458 mAh/min) Ver­brauch und 10,7 Minuten (11,5 Minuten) Flug­zeit.

Im Sender habe ich darauf­hin einen Alarm auf 11 Minuten gesetzt, der mich für die bald folgenden Tele­metrie-Warnungen auf­merk­sam machen soll (siehe unten). Mittlerweile richte ich mich ganz nach diesem Timer, der vor Ablauf der Zeit Piep­töne abgibt (ab 5 Minuten Rest­zeit jede Minute, in der letzten Minute alle 10 Sekunden, in den letzten 10 Sekunden jede Sekunde). Der Regler/Governor ist auf den lang­samst mög­lichen Hoch­lauf eingestellt (wegen unseres glatten hölzernen Heli­pads) und braucht schon 40 Sekunden bis 1600 U/min. Wenn ich dann den Hub­schrauber pünkt­lich nach 11 Minuten lande, beträgt die Leer­lauf-Zellen­spannung zwischen 3,76 und 3,78 V – mehr als die Empfehlung des Akku-Lieferanten (3,75 V). Das sind viel­leicht 30% bis 35% Rest­ladung, also weit auf der sicheren Seite, und die Flug­zeit könnte gefahr­los bis zu 13 Minuten betragen. Mir reichen aber die 10 Minuten netto und der Akku wird geschont.

Die hier ange­gebenen Werte wurden von der Tele­metrie im Modell gemessen und aufge­zeichnet. Daraus kann man auch ablesen, daß die Tempe­ratur des Akkus nur um 10°C stieg. Sie wäre noch weiter gestiegen, wenn der Flug länger gedauert hätte, aber in keiner Weise kritisch. Die Motor­tempera­tur stieg im Flug (von 1°C) auf 38°C an und weiter auf 47°C nach dem Flug, als der Kühl­venti­lator im Motor sich nicht mehr drehte. Der Regler (Governor) kam auf 73°C, kühlte aber gleich nach dem Flug wieder ab. Am Ende des Fluges ging die Tempe­ratur aller­dings noch deut­lich nach oben, so daß man schauen mußte, ob für längere Flüge ein Kühl­venti­lator nötig ist.

Akku und Motor machen auch bei mäßiger Sommer­temperatur von 22°C keine Probleme: Der Akku geht auf 27°C im Rundflug und 32°C nach längerem Schwebe­flug, der Motor auf 54°C beziehungs­weise 58°C und auf 65°C nach dem Flug. Es gibt also auch genügend Reserven für den Fall hoher Luft­temperatur: Ein LiPo-Akku soll nicht an 60°C heran­kommen, Neodym-Magnete im Motor nicht an 80°C (oder in diesem Motor angeblich sogar 150°C), und das tun sie nicht.

Der Regler/Governor machte aber Probleme. Im Rund­flug lag seine Temperatur stabil zwischen 84°C und 88°C, aber im anschließenden Schwebe­flug kam der Alarm: 100°C. (Erst bei 125°C würde er dann abschalten.) Das war unab­hängig davon, mit welcher Seite er unter dem Heli ange­bunden war. Die Anleitung spricht von "Luft­zirkulation um den Regler herum", also wurde er schließ­lich hoch­kant montiert (siehe vor­heriges Bild), so daß an beiden Seiten Wärme abge­geben werden kann. Das löste das Problem. Bei starkem oder böigem Wind blieb der Regler vorher schon unter 100°C, jetzt auch bei schwachem Wind, wenn auch nur knapp.

Bei böigem Wind gerät der Hub­schrauber manch­mal an seine Grenzen, wenn die Haupt­rotor­dreh­zahl niedrig ist. Im Schwebe­flug kann er so stark durch­sacken, daß man mit dem Pitch­knüppel an den oberen Anschlag kommt. Im Rund­flug aus dem Wind drehen läßt ihn durch­sacken wie ein Flug­zeug und in der Kurve braucht er deutlich Pitch, wie ein Flug­zeug mit hoher Flächen­belastung Gas braucht. Man merkt eben, daß seine Rotor­kreis­flächen­belastung recht hoch ist (4,8 kg/m²).

Im Sender hatte ich (neben "Auto­rotation") drei Flug­phasen (wie Multi­plex sie nennt) vorbe­reitet: "Schweben" mit 1450 U/min, "Normal" mit 1520 U/min und "Rund­flug" mit 1600 U/min Haupt­rotor­dreh­zahl. Diese haben sich bewährt, und die beiden letzteren ent­sprechen auch der Empfehlung von HIROBO. In der Tat ist 1600 U/min die beste Dreh­zahl für den Rundflug und für das Schweben bei böigem Wind, zumindest mit diesem schweren Exemplar der S-300. Es ist ratsam, die kleineren Dreh­zahlen nur bei ruhigem Wetter zu ver­wenden. So ist auch der Heck­rotor immer aus­reichend wirk­sam.

Bei 1600 U/min im Schwebe­flug fließen durch­schnitt­lich 29,5 A, ent­sprechend unge­fähr 650 W elektrischer Leistung. Im Rund­flug mit 15 bis 50 km/h fließen durch­schnitt­lich 23 A, ent­sprechend unge­fähr 500 W. Des­halb ist die Flug­zeit so lang und sind die Temperaturen so niedrig. Nur ausge­rechnet der für 100 A Dauer­strom geeignete Regler wird heiß, viel­leicht weil er in Teil­last arbeitet und – als Governor – ständig die Dreh­zahl nach­regeln muß. Es gibt Strom­spitzen bis 37 A und Spitzen nach unten bis 13 A. Viel­leicht sind auch die Kabel von den Akkus bis zum Regler schon zu lang.

Das Flug­ver­halten finde ich als Anfänger sehr ange­nehm: ruhiger Flug, weiche Reaktionen auf Steuer­impulse, dennoch gute Maneuvrier­fähigkeit im Haupt­rotor und aus­reichende im Heck­rotor. In allen drei Achsen ist 50% Expo gesetzt und die Steuer­aus­schläge sind reduziert (Dual Rate), am Hauptrotor auf 80% der von HIROBO ange­gebenen Werte und am Heck­rotor sogar auf 60%, und ich ver­misse die vollen Aus­schläge über­haupt nicht.

Als Anschauungs­material folgt hier ein Video, das ein Vereins­kollege von einem meiner Übungs­flüge gemacht hat, einfach von vorne bis hinten. Wohl­gemerkt: Nach 4½ Stunden Flug­zeit mit diesem Hub­schrauber bin ich immer noch Anfänger und übe Achten, Anflüge mit folgendem Wenden auf der Stelle, Schweben und Landen. Wenn es lang­weilig wird, einfach den schnellen Vorlauf betätigen (und für die HD-Version auf YouTube gehen).

Weiter unten werden die während dieses Fluges aufge­zeichneten Tele­metrie­daten grafisch darge­stellt und inter­pretiert. Des­halb wurde das Video auch nicht gekürzt – um die volle Ver­gleich­bar­keit zu erhalten.

Fazit

… im Telegrammstil:

• Schönes, vorbildgetreues Modell.
• Solide und genau aufgebaut, gute Qualität.
• Noch mechanische Mischer, aber gut gemacht.
• Sehr gute Elektro-Umrüstung.
• Rechtsdrehender Rotor kann auf links geändert werden.
• Bei Autorotation dreht der Heckrotor leider nicht mit.
• Mit Dreiblattrotor und elektrischem Antrieb ist das Modell recht schwer.
• Fliegt ruhig und stabil, wie es sich für einen Schul-Heli gehört.
• Der Heckrotor ist gerade kräftig genug für das schwere Modell.
• Das hohe Gewicht ist – alles in allem – kein Problem.

Das war's, aber hier noch ein paar Gedanken hinterher:

Weiteres

Artikel über die Schweizer 300C auf Wikipedia
Fotos von der Schweizer 300C auf airliners.net

Webseiten von HIROBO in Japan (Englisch)
Webseiten von TMRF Rüdiger Feil
Webseite von TMRF Rüdiger Feil zur HIROBO Schweizer 300 mit Optionen
Webseite von TMRF Rüdiger Feil zur Umrüstung auf Elektromotor
Webseite von KONTRONIK zum Motor Pyro 600-09
Webseite von HITEC zum Servo HS-5495BH

Baubericht zur HIROBO Schweizer 300 auf rc-heli.de
Baubericht zur HIROBO Schweizer 300 auf rc-heli-fan.org mit Diskussion des "Problems"
Baubericht zur HIROBO Schweizer 300 auf Tapatalk mit interessanten Modifikationen (Englisch)
HIROBO-Geschichte auf der Website VRHC Vintage RC Helicopter (Englisch)

Video von Ted Masons HIROBO Schweizer 300 auf YouTube
Video von einer weiteren HIROBO S-300 (elektrisch, Dreiblatt) auf YouTube
Video von einer weiteren HIROBO S-300 (elektrisch, Dreiblatt) auf YouTube
Video von einer weiteren HIROBO S-300 (elektrisch, Dreiblatt) auf YouTube
Video von einer weiteren HIROBO S-300 (elektrisch, Dreiblatt) auf YouTube
Video von einer weiteren HIROBO S-300 (elektrisch, Dreiblatt) auf YouTube
Video von einer weiteren HIROBO S-300 (elektrisch, Dreiblatt) auf YouTube
Flight video of yet another HIROBO S-300 (electric, three-blader) at YouTube
Video von einer HIROBO S-300 mit Dreiblatt und Verbrennungsmotor auf YouTube
Video vom Bau einer HIROBO S-300 (Verbrennungsmotor, Zweiblatt) auf YouTube
Video vom Flug einer HIROBO S-300 (Verbrennungsmotor, Zweiblatt) auf YouTube

Schaden

Das beschädigte Lande­gestell wurde ersetzt und der Hub­schrauber am Boden getestet. Unser Hub­schrauber­experte fand immer noch, daß der Frei­lauf durch­rutscht und der Heck­rotor gleich mit. Folg­lich wurde der Frei­lauf ausge­baut und der Heck­rotor­antrieb über­prüft:

Der Schaden war eigent­lich begrenzt. Das Lande­gestell war durch den senk­rechten Auf­prall gebrochen und der Heck­sporn abge­brochen. Beide wurden einfach durch neue ersetzt.

Ein Haupt­rotor­blatt war nahe der Spitze vorne etwas einge­beult. Es dürfte auf den Boden geschlagen sein, als der Hub­schrauber nicht ganz auf­recht auf­prallte. Jeden­falls ist das Blatt noch zu gebrauchen und deshalb wurde die geplatzte Folie wieder aufge­bügelt.

Auch die Heck­rotor­blätter müssen an den Boden gekommen sein. Sie haben wohl von den Blatt­haltern kleine Kerben an der Hinter­kante nahe der Blatt­wurzel, aber sie sind auch noch zu gebrauchen. Später wurden sie trotzdem durch etwas größere Blätter ersetzt.

Das Gelenk in der Heck­rotor­welle, genauer die Klemmung, rutschte offen­sicht­lich durch. Die ganze Welle wurde ausge­baut, um auch die hintere Klemmung zu über­prüfen, aber die saß noch fest.

Viel­leicht wurde der Haupt­rotor durch den Boden­kontakt plötz­lich ange­halten und das hat einen Schlag auf das Gelenk gegeben und die Maden­schrauben durch­rutschen lassen. Die elastische Welle hat viel­leicht einen Schlag auf die hintere Klemmung ver­hindert.

Wie dem auch sei, die Maden­schrauben der vorderen Klemmung wurden einfach wieder festge­zogen. Später hat TMRF Rüdiger Feil mir Maden­schrauben mit Schneide geschickt. Diese schneiden etwas in die Welle, so daß sie nicht durch­rutschen. Alle Maden­schrauben wurden darauf­hin ersetzt.

Beide Ritzel zeigen ein gutes Trag­bild und keine Abnutzung.

Aber die Haupt­rotor­welle hat etliche Riefen. Die innere Hülse des Frei­laufs ist unten an das Wellen­ende geschraubt, aber oben ist sie etwas lose. Viel­leicht wurde sie durch den Radial­druck des großen Zahn­rades umlaufend gegen die Welle gedrückt und durch den Axial­druck des Kegel­rades gekippt. Jeden­falls stimmte etwas nicht.

Beide Zahn­räder zeigen keine Beschädigung. Das Kegel­rad scheint leicht abge­nutzt, aber nicht der Rede wert. Kein Zahn ist gebrochen, aber möglicher­weise haben einige Zähne einen Schlag abbe­kommen, als der Haupt­rotor auf den Boden geschlagen ist. Zur Sicher­heit wollte ich beide Zahn­räder durch neue ersetzt haben.

Der Frei­lauf in der Mitte scheint in Ordnung. Ein wenig Fett ist ausge­treten, aber das ist nicht unge­wöhn­lich, wie Rüdiger Feil mir erklärte.

An der Unter­seite ist mehr Fett ausge­treten, aber das war zu erwarten, weil warmes Fett nach unten fließt.

Trotz­dem muß mit dem Frei­lauf etwas nicht in Ordnung sein. Er musste aus­ein­ander­genommen werden, was ich aber nicht kann. Ich brauchte wieder die Hilfe von Rüdiger Feil und schickte ihm des­halb diese ganze Bau­gruppe.

Nach­dem er sie aus­ein­ander­genommen und unter­sucht hatte, schickte er die Teile zurück – hier sind sie. Besonders ver­dächtig scheinen die äußere Hülse des Frei­laufs mit den Nuten innen sowie das Mittel­teil mit schrägen Nocken außen und Rollen innen (beide links oben im Bild).

Sie glänzen beide, was den Ver­dacht auf­kommen lässt, daß die Nocken über die Nuten gerutscht sind. Zumindest würde das erklären, warum das Fett flüssig wurde (Wärme) und mehr Strom floss (Reibung).

Jeden­falls stimmte etwas nicht mit dem umge­drehten Frei­lauf und es könnte wieder so etwas vor­kommen, wenn er ein­fach durch einen neuen umgedrehten ersetzt würde. Rüdiger Feil ver­sprach, er würde sich etwas anderes ein­fallen lassen.

Ersatz

Wir wollten beide ver­meiden, auf den rechts­drehenden Haupt­rotor zurück­kommen zu müssen.

Was er geschickt hat (dieses Bild) – zusammen mit den alten Teilen (vor­heriges Bild) – sieht von oben wie vor­her aus, nur ganz neu.

Beide Zahn­räder müssen noch ein­laufen und werden mit etwas Fett geschmiert.

Von unten sieht es aber anders aus. Rüdiger Feil meinte, daß es falsch gewesen sein könnte, die inneren Teile des Frei­laufs umzu­drehen. Jeden­falls wäre es besser, den ganzen Frei­lauf umzu­drehen, so daß die Teile so ange­ordnet sind, wie es vom Konstrukteur vorge­sehen ist.

Die (schwarze) innere Hülse musste er trotz­dem umdrehen, weil sie unten an die Haupt­rotor­welle ange­schraubt wird, aber sie hat weder Nuten noch Nocken. Und er musste vier Distanz­hülsen anfertigen sowie längere Schrauben ver­wenden, damit die Zahn­räder wieder an der richtigen Stelle sitzen. Das sieht jetzt wie ein kleines Kunst­werk aus.

Natür­lich funktionierte es auch. Der Stellring, der die Haupt­rotor­welle senk­recht hält (hier nicht sicht­bar), hatte den Bruch­teil eines Milli­meters Spiel und wurde wieder spiel­frei einge­stellt. Jetzt berührt das Zahn­rad das Ritzel genau auf der­selben Höhe wie vorher und das bedeutet, daß auch das Kegel­rad wieder das richtige Flanken­spiel hat.

Um zumindest von jetzt an die wirk­liche Haupt­rotor­dreh­zahl zu kennen, wurde ein weiterer Tele­metrie-Sensor einge­baut. Zwei kleine Magnete haften von selbst unter der inneren Hülse des Frei­laufs. Auf einem Stück Schaum­stoff und mit etwas doppel­seitigem Klebe­band wurde der Magnet­sensor so auf den Rahmen des Hub­schraubers geklebt, daß er weniger als 1 mm unter den Magneten sitzt.

Der kleine Kasten mit dem Pro­zessor wurde mit Klett­band am Rahmen ange­bracht. Rechts ist das Kabel vom Sensor einge­steckt, links sind die Bus­kabel.

Die Auf­lösung des Sensors beträgt nur 100 U/min, also weniger als die des Reglers. Trotz­dem stimmen beide Werte gut über­ein und ich würde vom Sender eine Warnung bekommen, falls der Frei­lauf durch­rutschen sollte. Die Warnschwelle ist auf 1400 U/min gesetzt, was für mich das Minimum ist, um den Hub­schrauber sicher zu fliegen.

Die Heck­rotor­blätter hatten seit dem Unfall Kerben, waren aber noch brauch­bar. Deshalb wurden sie beim Test­flug nach dem Ersetzen des Frei­laufs ver­wendet. Dabei hatten sie recht geringe Wirkung in Seiten­wind, was aller­dings nicht neu war. Aber jetzt gab es schon zwei Gründe, sie auszu­tauschen.

Also wurden sie durch Blätter für den Neo550 ersetzt, die etwas größer und härter sind. Ihre Ober­fläche ist glatt (ohne den relief­artigen HIROBO-Schrift­zug), so daß rote Folie über­all dort aufge­bracht werden konnte, wo Vorder- und Hinter­kante gerade sind.

Der Heck­rotor ist jetzt deut­lich wirk­samer auch bei kleineren Haupt­rotor­dreh­zahlen. Das Heck "rastet ein", wenn man eine Gier­bewegung abrupt beendet.

Der Hub­schrauber ist jetzt besser als vorher – zumindest kommt es mir so vor. Dank Rüdiger Feil (übrigens 2021 wieder Deutscher Meister F3C) ist er über­haupt auf links­drehenden Haupt­rotor umgebaut und jetzt sogar noch besser.

Sensoreinstellungen

Am Multiplex Sensor Bus (MSB) weist man jedem zu über­tragenden Wert eine ein­deutige Adresse zu, welche gleich­zeitig die Zeilen­nummer im Sender­display dar­stellt. Mein Sender hat ein einge­bautes Display und ein zusätz­liches. Das eine springt auto­matisch zu einer "Seite" mit drei Zeilen, wenn ein Wert auf dieser Seite einen "Alarm" aus­löst. Das andere zeigt immer die­selbe Seite mit vier Werten an, solange man nicht zu einer anderen Seite blättert. Ich ver­suche des­halb, jeweils vier Werte, die ich gleich­zeitig über­wachen will, auf eine Seite zu bringen. Die Dreier­seiten werden dann, so gut es eben geht, durch Wahl der Reihen­folge in den Vierer­seiten gebildet:

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). Die Vierer­gruppen sind durch schwarze Linien abge­grenzt, die Dreier­gruppen durch rote. 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 nur 10 von 16 möglichen Werten benutzt, ein elfter nur weil noch so viel Platz ist. Deshalb wurden auch – pragma­tisch – die beiden Werte des Empfängers auf den vor­einge­stellten Plätzen 0 und 1 gelassen. Für einen 2s LiPo Empfänger­akku sind 7,4V unter Last eine sichere Warn­schwelle, weil sie genug Rest­ladung zum Landen bedeutet. "Priorität aus" heißt, daß kein Wert (keine Adresse) häufiger über­tragen wird als die anderen – das braucht man eigent­lich nur für einen hoch­auf­lösenden Vario­meter­ton.

Die Haupt­rotor­dreh­zahl wurde auf Platz 3 gesetzt, die letzte Zeile der ersten Vierer­seite, damit sie zugleich in der ersten Zeile der zweiten Dreier­seite erscheint. Dort bildet sie mit Strom und Rest­ladung eine sinn­volle Gruppe. Pol­zahl des Motors und Getriebe­unter­setzung muß man angeben, weil natür­lich die Rotor­dreh­zahl aus der Feld­frequenz des Motors berechnet wird.

Strom und Rest­ladung bilden wiederum mit der Gesamt­spannung und der kleinsten Zellen­spannung des Akkus eine sinn­volle Vierer­seite. Im Regler ist eine Warn­schwelle von 100% seiner Belast­bar­keit voreingestellt, in diesem Fall sind das 100A. Der Akku ist ein 6s 7000mAh LiPo, den ich nur bis 4,17V (statt 4,20V) pro Zelle auf­lade; deshalb ist als Kapa­zität nur 6750 ange­geben. Bei 30% Restladung, das sind 2100mAh, soll gewarnt werden. Wenn der Akku altert, muß die Kapa­zität ver­ringert oder die Warn­schwelle erhöht werden. Ich bevor­zuge letzteres, aber beides ist leider recht umständ­lich einzustellen mit dem MSB und meinem recht alten (2008) Sender. Die Schwelle 4,1V (etwas kleiner als 4,17V) ver­wendet der Regler zum auto­mati­schen Erkennen eines voll geladenen LiPo-Akkus und seiner Zellen­zahl.

Der spezielle Spannungs­sensor prüft nach dem Anstecken und Ein­schal­ten des Antriebs­akkus die Spannung der einzelnen Zellen und zeigt 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 3,4V Zellen­spannung unter­schritten wird, erscheint der Alarm dann auf dem Platz der Gesamt­spannung. Nur die soge­nannte absolute Unter­spannungs­warnung (3,1V für LiPo vorgegeben) erscheint dann auf dem Platz der Zellen­spannung. Der vor­einge­stellte Wert von 3,4V hat sich bei mir bewährt – er ist nicht zu hoch. Mit zunehmendem Alter des Akkus sollte er sogar noch erhöht werden, aber das erlaubt der Sensor leider nicht. Wenn der Sensor die Adresse des Stromes ("4") kennt, gibt er bei kurzen Stromspitzen keine Unter­spannungs­warnung aus.

Gesamt­spannung und kleinste Zellen­spannung bilden mit der folgenden, im Regler gemessenen Spannung eine sinnvolle nächste Dreier­seite – alle drei Akku­spannungen bei­sammen. Die letzte der drei ist der erwähnte elfte Wert und eigent­lich über­flüssig, weil er sich wohl kaum vom ersten unter­scheiden wird. Seine Unter­spannungs­warnung ist ent­sprechend ausgeschaltet. Auch auf der nächsten Vierer­seite ist er nur ein Füll­wert.

Dort bilden alle drei Tempera­turen wiederum die nächste sinn­volle Dreier­seite. Der Motor soll bis zu 150° aus­halten, aber nur 100° wurden als Warn­schwelle einge­stellt, weil der Sensor außen am Gehäuse ange­bracht ist. Kälte macht dem Motor nichts aus. Im Regler sind 100° fest vor­einge­stellt. Auch am Akku ist der Sensor außen angebracht, weshalb ich 50° und 5° einge­stellt habe, wo man die Tempe­ratur doch zwischen 60° und 0° halten soll. Der untere Werte ist für den Fall, daß der Heli bei Frost im Freien steht und der Akku abkühlt. In Anbe­tracht der vor­hande­nen Sicher­heiten wäre es unge­wöhnlich, wenn wirk­lich ein Tempe­ratur­alarm auf­treten würde. Die drei Werte sind eher für die spätere Aus­wer­tung inter­essant.

Die Ein­tei­lung aller Werte in Dreier- und Vierer­gruppen ist in diesem Fall unge­wöhnlich gut gelungen. Das ist nicht nutz­los, auch wenn ich als Pilot während des Fliegens kaum auf ein Display schauen werde. Aber ein Vereins­kollege kann neben mir stehen und die beiden Displays im Auge behalten, und wenn der Heli am Boden eingestellt wird kann ich das auch selber tun. Die sinn­volle und über­sicht­liche Gruppierung der Werte hilft dann, das "Befinden" des Helis schnell zu erkennen.

Sprachausgabe

Mein Sender ROYALpro9 aus dem Jahr 2008 hat noch keine Sprach­aus­gabe. Für solche Fälle hat Multiplex später den Souffleur heraus­ge­bracht, ein zusätz­liches Gerät. Es hat nur fünf Speicher­plätze, die wohl für ver­schie­dene Arten von Modellen gedacht sind. Ich komme aber auch damit aus, wenn ich für ein­zelne Modelle eigene Ein­stellun­gen ver­wende, und die S-300 ist ohne­hin bisher mein ein­ziger Hub­schrau­ber mit Tele­metrie.

Die Ein­stellung der Sprach­aus­gabe folgt aus den Grund­ein­stellungen. Zu jeder ver­wende­ten Bus­adresse können Art und Häufig­keit der Ansagen fest­gelegt werden: Die fünfte Spalte gibt an, ob bei Alarm und/oder regel­mäßig angesagt wird; in der dritten und vierten Spalte kann man regel­mäßige Ansagen von der Stellung eines Schalters am Sender abhängig machen. Info­wörter werden vor dem jeweiligen Wert angesagt, um ihn von den anderen zu unter­scheiden.

Strom und Rest­ladung sind ohne Info­wörter eindeutig, weil zu jedem Wert seine Einheit angesagt wird. Für die Dreh­zahl gilt das auch, aber ich will da einfach ein Info­wort haben. Für den LQI ist diese Abkür­zung als Info­wort vor­einge­stellt (deshalb grau). Alle anderen Werte sind Spannungen oder Tempera­turen und brauchen des­halb jeweils ein Info­wort zur Unter­schei­dung.

Info­wort, Wert und Einheit – das anzu­sagen braucht seine Zeit. Regel­mäßige Ansagen können leicht die Sprach­aus­gabe "ver­stopfen" und des­halb will ich die meisten nur auf Anforde­rung hören. Mit einem Schalter am Sender (Servo 9) kann ich zwei Gruppen von Werten auf­rufen: In der mittle­ren Schalter­stellung (1.5ms) werden Rotor­dreh­zahl, Strom und Akku­spannung alle 30 Sekunden ange­sagt (Timer2), in der oberen (1.0ms) drei Tempera­turen eben­falls alle 30 Sekunden. Nur Rest­ladung und Zellen­spannung sind mir so wichtig, daß sie immer (in jeder Schalter­stellung) ange­sagt werden, dafür aber nur alle 2 Minuten (Timer1).

Fast alle Werte werden bei Über- oder Unter­schrei­ten eines Grenz­wertes angesagt, dann sogar mit einem voran­gestellten "Achtung!". Auch das kann die Sprach­aus­gabe "ver­stopfen", weshalb ich alle Alarme auf "einmal" ein­gestellt habe. Die andere Möglich­keit "perma­nent" bedeutet, daß laufend (wieder­holt) angesagt wird und deshalb nichts weiter (oder über­haupt nichts) mehr verstanden werden kann. Vor­sichtig ausge­drückt hat sich das bei mir nicht bewährt und ich sehe auch keine sinn­volle Verwendung dafür.

Sollte eine Grenz­tempe­ratur über­schritten werden, wird also nur ein­mal ein Alarm dazu ausge­geben. Das müsste mich aber auf­merk­sam machen, und wenn ich dann den weiteren Verlauf der Temperatur über­wachen will, kann ich den bewußten Schalter nach oben stellen. Dann werden sofort die drei Tempera­turen angesagt und weiter alle 30 Sekunden. Ich kann aber auch den Schalter nach oben und gleich wieder zurück stellen, um die Ansage nur ein­mal zu haben, und das kann ich auch in belie­bigen Zeit­abständen wieder­holen. Daß dann gleich drei Tempe­raturen ange­sagt werden ist kaum zu ändern, schließ­lich wären mehrere Schalter für die Sprach­aus­gabe gerade im Not­fall zu kompli­ziert. Aber die drei Tempe­raturen hängen zusammen und wenn eine davon zu hoch ist werden die anderen auch inter­essant.

Für Rotor­dreh­zahl, Strom und Akku­spannung gilt im Prinzip das Gleiche. Es gibt aber für erstere und letztere keine Alarme durch die jewei­ligen Sen­soren: Vielleicht wird die Rotor­dreh­zahl nur als Folge der beiden anderen Größen gesehen; im Betrieb als Dreh­zahl­regler wird sie ohnehin konstant gehalten. Statt der Gesamt­spannung des Akkus wird jeden­falls die wichtigere kleinste Zellen­spannung über­wacht, deren Grenz­werte auch ein­präg­samer sind als die einer Anzahl von Zellen.

Die Spannung des Empfänger­akkus und der LQI werden nur als Alarm angesagt, das heißt nur wenn es Probleme gibt. Diese werden so unwahr­schein­lich wie mög­lich gemacht, indem der Akku gut gepflegt wird und die Antennen günstig ausge­richtet werden. Durch hohe Kapa­zität und geringe Ent­fer­nung vom Sender haben beide große Sicher­heits­reserven.

Die Spannung, die am Regler anliegt, ist die gleiche, die der Sensor am Akku misst. Weil sich ein Platz auf dem Display anbot, wurden beide Werte in die Anzeige aufgenommen. Angesagt wird die Regler­spannung aber nicht, weil sie redun­dant (auf Deutsch: über­flüssig) ist und somit dem gebo­tenen Einsparen von Ansagen anheimfällt.

Nach allem dürfte nun klar sein, daß die Sprach­aus­gabe maß­geb­lich der Sicher­heit während des Fliegens dient. Beim Heli­fliegen hat man kaum Zeit, auf ein Display zu schauen – auch und gerade wenn ein Alarm in Form eines Pieptons ausge­geben wird. Wenn der Alarm aber gleich mit dem proble­matischen Wert angesagt wird, dann ist er nütz­lich.

Fluganalyse

Der FlightRecorder zeichnet alle Tele­metrie­daten auf (10 mal pro Sekunde), um sie nach dem Flug in ihrem gegen­seitigen Zusammen­hang und im zeit­lichen Ablauf aus­werten zu können. Besonders nach Unfällen wäre es hilf­reich, wenn man auch den Zusammen­hang mit den Bewe­gungen des Helis und den Steuer­aus­schlägen her­stellen könnte. Letztere können aber nicht aufge­zeich­net werden.

Ein Sensor mit Prandtl-Rohr könnte die Flug­höhe, deren Ver­ände­rung (Vario­meter) und die Flug­geschwindig­keit liefern. Bei einem Heli, der in geringer Höhe und mit geringer Geschwindig­keit geflogen wird, wäre der Nutzen gering, denn die Genauig­keit bezie­hungs­weise die Auf­lösung ist nicht gut genug für diesen Fall. Das wäre den Auf­wand nicht wert.

Ein GPS könnte – auf den ersten Blick – alle Bewegungs­daten liefern und man könnte auch den gesamten Flug­weg drei­dimensional und mit den jeweiligen Geschwindig­keiten dar­stellen. Nach den bis­heri­gen Erfahrungen mit meinem Senior Telemaster Plus (siehe hier) scheint es aber so zu sein, daß ein GPS nur in Bewe­gung genau ist und im Still­stand erratische Werte liefert. Deshalb wird man man es zunächst nicht für einen Hub­schrau­ber geeig­net finden.

Es bleibt also grund­sätzlich bei der Auf­zeich­nung der Antriebs­daten. (Ein mar­kan­tes Gegen­bei­spiel ist das erwähnte Flug­zeug – mein Senior Telemaster Plus.) Dennoch ist ein GPS in diesen Hubschrauber eingebaut, einfach weil es möglich ist und um zu sehen, wie gut oder schlecht es funktioniert. Hier ist es aber die Version 2 mit besserer Antenne und es ist auf "lang­sames Flug­zeug" eingestellt, um mög­lichst die erratischen Werte zu vermeiden, die im anderen Fall aufge­treten sind. (Das meint hori­zontale Geschwindig­keit bis zu 79 km/h und verti­kale bis zu 54 km/h und dürfte von diesem Hub­schrauber nicht über­schritten werden.)

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, Höhe und viel­leicht Ent­fernung nütz­lich. Diese müssen während des Fluges ange­zeigt (auf dem MSB gesendet) wer­den, damit der Flight­Recorder sie auf­zeich­nen kann.

Diese Werte dürften aber während des Hub­schrauber­fliegens kaum inter­essant sein. Die Ent­fernung ist mög­licher­weise eine Aus­nahme und wurde des­halb in die bis­herige Lücke (Platz 2) gesetzt. Hier ist sie eine durch­aus sinn­volle Ergänzung der ersten Dreier- wie auch Vierer­seite. Das "3D" bedeutet Ent­fernung im Raum, also in Sicht­linie und nicht am Boden, was für einen Hub­schrauber sinn­voller erscheint.

Geschwindig­keit und Höhe wurden an die bisherigen Werte angefügt (Platz 12 bis 14) und bilden dort eine durch­aus sinn­volle Dreier- wie auch Vierer­seite. Das "3D" bedeutet wieder im Raum, während "2D" am Boden bedeutet. Erstere Geschwindig­keit enthält also die Steig- oder Sink­geschwindig­keit (Vario­meter), welche vom GPS nicht gesondert ausgegeben wird. Beide Geschwindig­keiten gelten über Grund, also nicht gegen­über der Luft, und ein Ver­gleich gibt wenigstens eine Ahnung von der verti­kalen Geschwindig­keit.

Für die GPS-Werte wurden keine Warn­schwellen gesetzt. Warnungen werden während des Fliegens nicht gebraucht, weil dieser Hub­schrauber nur langsam und in geringer Ent­fer­nung (und Höhe) geflogen wird. Weil sie nutz­los sind, würden Warnungen sogar stören. Die GPS-Werte werden nur zur späteren Ver­wen­dung aufge­zeichnet.

Weil für GPS-Werte keine Warnungen gebraucht werden und regel­mäßige Ansagen schon gar nicht, gibt es keine Ände­rungen oder Ergänzungen in den Ein­stellungen der Sprach­aus­gabe.

Nur eine Korrektur war nötig: Jede Warnung vor zu geringer Zellen­spannung auf Adresse 6 (ja: 6 – siehe oben) sollte auch angesagt werden.

Beispiel

Zur Illust­ration folgen hier die aufge­zeichneten Tele­metrie­daten des Fluges, der weiter oben als Video gezeigt wird. Zuerst der Flug­weg in einer Gesamt­über­sicht:

Im Verlauf des Fluges wurden 14 Schleifen geflogen, manche als Achten, andere als Anflüge mit Wenden auf der Stelle oder sogar Zwischen­landung. Als Pilot stand ich in der Ausbuchtung der Lande­bahn ganz links, der Video­mann etwas rechts von mir. Auf diese Weise hatten wir niemals die Sonne seitlich im Augen­winkel und der Hub­schrauber war gut beleuchtet. Die Schleifen wurden rechts (im Osten) hochgezogen, so daß der Hub­schrauber immer in Sicht­linie über den Bäumen blieb. Einige Schleifen gingen tat­sächlich über die Baum­reihe hinaus.

Diese Dar­stellung der GPS-Positions­daten erweckt den Eindruck, daß manche Schleifen durch die Bäume führten, und Starts und Landungen scheinen unter­irdisch statt­gefunden zu haben. Die Wege zwischen Lande­bahn und Vorbe­reitungs­tisch sind nicht dargestellt. Das liegt alles daran, daß die vom GPS ange­gebene Höhe mehr oder weniger falsch, das heißt zu gering ist. Wahr­schein­lich ist das Gerät zu ein­fach (billig), aber der Flug­weg über Grund wird doch sehr genau wieder­ge­geben.

So sieht die Dar­stellung der Daten in Dia­grammen aus. Die ersten 2½ Minuten (0 bis 2:30), nach­dem der Flug­akku aktiviert wurde, stand der Hub­schrauber (Akku­schrauber) auf der Bahn. Die Tele­metrie wurde über­prüft und dann der Rotor hochge­fahren, was 40 Sekunden dauerte. Während dieser Zeit schwankte die angeb­liche Höhe zwischen -2 m und -4 m, warum auch immer. Die zwei Zwischen­landungen (6:10 und 7:35) gingen angeblich auf -2 m beziehungs­weise -3 m herunter, die abschließende Landung (10:10) auch auf -3 m. Während der Hub­schrauber dann am Boden stand, ging die Höhe aber auf -1 m hoch, während er zum Tisch getragen wurde (11:15 bis 12:00) sogar auf -5 m herunter. Bis die Tele­metrie abge­schaltet wurde, wurden es – der Hub­schrauber unbewegt auf dem Tisch – wieder -1 m bis -3 m, schwankend. Bei 20 m Maximal­höhe während des Fluges sind bis zu -5 m Fehler schon recht viel, wenn auch der Höhen­ver­lauf prinzipiell richtig darge­stellt wird, wie das vor­herige Bild zeigt.

Fehler in der ange­zeigten Geschwindig­keit sind zu ver­muten, aber nicht zu erkennen; die blaue Linie wirkt plausibel. Das mehr oder weniger starke Beschleunigen nach dem Abheben ist zu erkennen (2:30, 6:15, 7:10), das "Heran­tasten" zur Landung (6:00, 7:30, 10:00), und dreimal ist das Wenden auf der Stelle offen­bar gelungen (4:15, 4:40, 8:05). Geschwindig­keits­spitzen (bis 64 km/h) korrespondieren nicht mit den größten Höhen, weil in den hochge­zogenen Kurven die Geschwin­dig­keit eher zurück­geht. Wenn der Hub­schrauber am Boden oder auf dem Tisch steht, wird korrekt 0 km/h angezeigt, während ich ihn zum Tisch trage (11:15 bis 12:00) 4,5 km/h – kann stimmen.

Hier ist der Höhe die Ent­fernung gegen­über­gestellt. Auch diese orange Linie wirkt plausibel. Während der Hub­schrauber am Boden oder auf dem Tisch steht, zeigt sie nur kleine "Zuckungen" um 1 m, also die Schritt­weite oder Auf­lösung dieses Wertes. Sie beginnt vor dem Flug (0 bis 2:30) bei 46 m und endet nach dem Flug (10:0 bis 11:15) bei 47 m, weil das die Ent­fer­nung des Start- beziehungs­weise Landepunktes von der Stelle ist, an der die Telemetrie einge­schaltet wurde – dem Vorbe­reitungs­tisch. Dann geht sie auf 3 m zurück, weil der Hub­schrauber zurück­ge­tragen, aber am anderen Ende des Tisches abge­stellt wird (11:15 bis 12:00). Zum Schluß bleibt sie, anders als die Höhe, konstant.

Die hochge­zogenen Schleifen erkennt man daran, daß Höhe und Ent­fernung Spitzen haben. Die größte Schleife enthält den weitesten und gleich­zeitig höchsten Punkt des Fluges. Die Landungen (6:00, 7:30, 10:00) an fast der­selben Stelle sind an "Trögen" beider Werte zu erkennen; Wenden auf der Stelle (4:15, 4:40, 8:05) fällt dagegen nicht auf.

Trotz der Ein­schränkungen (ungenaue Höhe, abstrakte Dar­stellung) helfen die Werte des GPS, den Flug nach­zu­voll­ziehen. Dieses Gerät (Version 2 mit der besseren Antenne) und die Ein­stellung auf "lang­sames Flug­zeug" ergeben plausible Werte ohne erratische Schwankungen. Das GPS kann also auch im Hub­schrauber nütz­lich sein. Damit kommen wir zu den eigent­lich wichtigen Tele­metrie­werten:

Am 6S LiPo Flugakku beziehungs­weise an den 2x3S LiPo Flug­akkus werden drei Spannungen gemessen, alle mit einer Auf­lösung von 0,1 V. An den Balancer-Steckern nimmt ein eigener Sensor die Gesamt­spannung (rot) und die jeweils kleinste Zellen­spannung (blau) ab. Letztere hat sechs­mal so große Schritte wie erstere, aber beide sind durch ent­sprechende Skalierung über­ein­ander­gelegt und stimmen prinzipiell über­ein. Mindestens ein kurzer Ein­bruch der Zellen­spannung ist zu sehen, der aber ober­halb der Warn­schwelle bleibt und wahr­schein­lich auch sonst nicht zu einer Warnung führen würde, weil der Sensor diese bei kurzen Strom­stößen unter­drückt.

Der Regler misst eben­falls die Gesamt­spannung (grün), das heißt wie der Sensor an den Akkus (rot), kommt aber im Durch­schnitt auf unge­fähr 0,2 V kleinere Werte, weil die XT90-Stecker, der AntiFlash mit Schalter und die Kabel mit ihren jeweiligen Wider­ständen dazwischen liegen. (Bei 23 A Strom – siehe nächster Absatz – beträgt der Wider­stand also unge­fähr 8 mΩ.) Bis auf diesen strom­ab­hän­gigen Versatz stimmt die Kurve mit der anderen über­ein, abge­sehen von kleinen Spitzen nach unten in der grünen Kurve. Diese sind den Strom­spitzen und dem Wider­stand zwischen Akku und Regler pro­por­tional. Die Aus­bucht­ungen nach unten in der roten Kurve sind dem Wider­stand des Akkus selbst (unge­fähr 20 mΩ) pro­por­tional. Bis auf diese kleinen und kurz­welligen Schwankungen ver­laufen die Spannungs­kurven gleich­mäßig und zeigen den typischen Ent­ladungs­verlauf eines LiPo-Akkus.

Der Ver­gleich mit der Strom­kurve (rosa) zeigt den Grund: Der Strom schwankt zwar stark, aber um einen recht konstanten Durchschnitt, der nur während des Schwebe­fluges (9:35 bis 10:20) vor der letzten Landung höher ist. Die Rest­ladungs­kurve (hellblau), praktisch der auf­summierte Strom, zeigt das ganz deut­lich: Sie ist fast gerade und knickt zum Schluß etwas nach unten. Aus den End­punkten der Geraden läßt sich leicht der durch­schnitt­liche Strom errechnen: 23,3 A von 3:20 bis 9:35 und 28,0 A von 9:35 bis 10:20, aber letzteres ist ungenau, weil das Geraden­stück recht kurz ist. Jeden­falls sind das nur 3,3C beziehungs­weise 4C Last für den 30C-Akku.

Ganz genau ist auch das lange Geraden­stück nicht, denn die einfachen Achten lassen den Strom weniger stark nach oben und unten schwanken als die Anflüge mit Wenden auf der Stelle. Beim Anflug wird der Hub­schrauber zuerst ange­stellt und mit wenig Pitch abge­bremst, dann aber mit viel Pitch im Schwebe­flug gehalten. In den Achten wird in der Kurve etwas mehr Pitch gebraucht und im schnellen Vor­wärts­flug weniger. Im abschließenden Schwebe­flug (9:35 bis 10:20) schwankt der Strom deut­lich weniger, viel­leicht weil nur Korrekturen zum Halten der Höhe nötig sind. Kurz vor dem Auf­setzen (10:05 bis 10:20) scheint der Strom um 2 A geringer zu sein, was wohl durch den Boden­effekt zu erklären ist.

Während des Rotor­hoch­laufs (1:50 bis 2:25) steigt der Strom parabel­förmig an und stabilisiert sich dann bei 11 A. Die Rotor­dreh­zahl (orange) steigt praktisch linear auf 1600 U/min und wird dann sehr gut konstant gehalten. Nur die starken Schwankungen des Stroms beim Anflug mit Wenden auf der Stelle lassen die Dreh­zahl um bis zu 30 U/min (1,9%) nach oben und 40 U/min (2,5%) nach unten schießen, bevor der Regler reagieren kann. Der senk­rechte Abfall der Dreh­zahl zum Schluß (10:20) kommt einfach vom Abschalten des Reglers. Wenn kurz danach (11:10) der Flug­akku deakti­viert wird, sacken auch die anderen Werte auf Null oder werden unsinnig.

Schließ­lich werden noch die Tempera­turen von Motor (ocker), Regler (violett) und Akku (hell­blau) dem Strom (rosa) gegen­über­gestellt, der ihre gemein­same Ursache ist.

Der Akku (hell­blau) wird während des eigent­lichen Fluges nur um 6°C wärmer, aber vorher schon um 0,5°C und nach­her auch. Zumindest der weitere Anstieg nach dem Flug läßt sich – wie der Anstieg während des Fluges – damit erklären, daß die Wärme im Akku entsteht und nur lang­sam nach außen fließt, wo der Sensor sitzt. Auf­fällig – und rätsel­haft – ist aber, daß der Temperatur­anstieg irgend­wann während des Fluges kurz unter­brochen ist, und zwar bei allen Flügen. Wie dem auch sei, der Akku wird nicht ein­mal hand­warm und macht keine Pro­bleme. Der plötz­liche Abfall am Ende (13:30) heißt ein­fach, daß der Akku von seiner Auf­lage genommen wurde und der Sensor jetzt frei­liegt.

Keine Probleme auch beim Motor (ocker), obwohl der deut­lich wärmer wird. Während des Fluges scheint sich zunächst immer mehr Wärme anzusammeln, trotz des einge­bauten Lüfters. Die zum Schluß geflogenen Achten (8:00 bis 9:30) brauchen dann so wenig Strom, daß die Temperatur sogar etwas zurück­geht (unter 52°C). Im abschließenden Schwebe­flug steigt sie wieder an, aber hier ist rätsel­haft, warum sie ausge­rechnet im Boden­effekt (10:05 bis 10:20) noch höher geht (auf 55°C). Der Anstieg auf 62°C nach Abschalten des Reglers (10:20) läßt sich mit der Rest­wärme im Motor erklären, der plötz­liche Abfall auf 58°C (11:40) ist uner­klär­lich.

Auch im Regler (violett) scheint sich zunächst immer mehr Wärme anzusammeln. Jeden­falls steigt die Temperatur bis auf 82°C an (7:50), um dann während einiger Achten wieder auf 73°C zurückzu­gehen (9:30). Im Schwebe­flug zum Schluß steigt sie nochmals steil an und endet bei 82°C nur des­halb, weil der Flug zu Ende ist (10:20). Sie wäre sonst noch weiter gestiegen, aber nicht ganz auf die Warn­schwelle von 100°C. Auch ohne Fahrt­wind reicht die Kühlung aus, seit der Regler senkrecht unter dem Rahmen angebracht ist und Luft an beide Seiten kommt. Nach Abschalten des Reglers (10:20) sinkt die Temperatur schnell und wenn am Ende (11:10) der Flug­akku deakti­viert wird, sackt sie auf Null.

Wechsel

Nach der Flug­saison 2020 habe ich einen neuen Sender gekauft. Aus­löser war die Anschaffung eines weiteren, größeren Hub­schraubers, der ROBAN Bell 429. Der neue Sender ist eigent­lich "eine Nummer kleiner" als der alte, aber er hat 12 Kanäle (statt 9), ist neu und ist moderner. Sprach­aus­gabe ist im Sender und er 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. Hier der Vergleich beider Sender:

Offen­sicht­lich werden die Tele­metrie­werte vom alten Sender (gekauft 2008) wesent­lich besser dargestellt als im neuen (gekauft 2020), aber so ist es nun ein­mal. Beim Fliegen des Hub­schraubers schaue ich ohne­hin nicht auf das Display, sondern verlasse mich auf die Sprach­aus­gabe. Wenn der Hub­schrauber am Boden steht, ist das Ablesen der Werte kein Problem, zum Beispiel zum Über­prüfen der Drehzahl oder einer Tempe­ratur.

Zu diesem Zweck sind für mich 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 je sechs Zeilen abge­grenzt, so daß eine mit vier Zeilen übrig bleibt.

Nach wie vor ist die Reihen­folge der Werte durch die Bus­adressen (gleich Zeilen­nummer) festge­legt und man kann durch die Seiten blättern, jetzt eben durch Wischen auf dem Display.

Zufällig ergab sich wieder eine recht sinn­volle Auf­teilung der Werte auf Seiten. Die erste ent­hält alle Werte, die während des Fluges interessant sein könnten, auch wenn man nicht hinschauen kann (aber vielleicht ein Vereins­kollege). Auf der zweiten sind die Spannungen und Temperaturen zusammen­gefasst, die im Fall eines Alarmes ange­zeigt werden. Man kann sie dann auch nicht ablesen, aber sie werden angesagt. Auf der dritten Seite bleiben die Werte des GPS übrig, die ohne­hin nur für die Auf­zeich­nung gedacht sind. Damit ist die Anzeige zwar gut, aber nicht besonders wichtig.

Deshalb wurde die Reihen­folge der Werte auch nicht ver­ändert, als noch ein Sensor hinzu­gefügt wurde - ein Dreh­zahl­sensor. Er soll über­wachen, ob der Frei­lauf wieder durch­rutscht (siehe oben). Er soll die Dreh­zahl­anzeige des Reglers nicht ersetzen, sondern ergänzen, damit man beide Werte ver­gleichen kann (und weil er nur 100 U/min Auf­lösung hat). Man könnte die Ent­fernung 3D des GPS auf die letzte Zeile ver­schieben und die zusätz­liche Dreh­zahl vor die bisherige setzen. Dazu müsste man aber das GPS vom Bus trennen, am PC die Adresse ändern und das GPS wieder anschließen. Das war mir zu auf­wendig beziehungs­weise lohnt nicht, weil die Anzeige eben nicht besonders wichtig ist. Die zusätz­liche Dreh­zahl­anzeige ist jetzt ein­fach in der letzten Zeile, die bis­her noch frei war.

Am Sender, oben zwischen den Knüppel­ringen, befinden sich ein Batterie­symbol und ein Zapf­säulen­symbol. Die jeweiligen LEDs darüber leuchten als zusätz­liche Warnung, wenn der Empfänger­akku zu wenig Spannung hat beziehungs­weise der Flug­akku entladen ist (ent­sprechend den einge­stellten Alarm­schwellen). Dazu müssen diese beiden Tele­metrie­werte aber den Bus­adressen zuge­ordnet sein, die Multiplex als Standard gewählt hat. Die Empfänger­spannung hat die richtige Adresse 0, aber die Rest­ladung müsste Adresse 4 haben. Die LEDs sind nett gemeint, aber dank Sprach­aus­gabe eigent­lich über­flüssig. Selbst wenn es nur den Regler betrifft – das war es mir nicht wert, ihn des­halb vom Bus zu trennen, am PC zwei Adressen neu einzu­stellen und dann den Bus wieder zusammen­zustecken.

Die Sprach­aus­gabe des neuen Senders lässt sich nur ein­fach konfigurieren, jeden­falls im Ver­gleich zum Souffleur. 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 der Standard­ansage (z.B. “Sensor 3”). Die ist wiederum nutz­los, weshalb ich sie alle durch einen kurzen Hinweis­ton ersetzt habe, um die Ansage­zeit zu ver­kürzen. Man kann alle Werte immer noch an ihrer Einheit erkennen, not­falls – bei mehreren Spannungen oder Temperaturen – auch am Wert. 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: die Rest­ladung, die kleinste Zellen­spannung, die Regler­temperatur und die (echte) Rotor­dreh­zahl (vom neuen Sensor). 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.

Verbesserung

Erst nach einigem Nach­denken kam ich darauf, daß die Regler-Spannung als zu­sätz­liche Warn­schwelle dienen könnte statt nur redundant zu sein. Nun musste aber diese Warn­schwelle im Regler anders ein­ge­stellt werden und dafür musste der Regler vom Sensor-Bus genommen und an einen Computer ange­schlossen werden. Bei der Gelegen­heit konnten gleich auch weitere Para­meter ver­ändert werden und es war relativ leicht, auch den Dreh­zahl­sensor, den Spannungs­sensor und das GPS vom Bus zu nehmen und anders ein­zu­stellen. Damit wurde eine bessere, das heißt über­sicht­lichere Anord­nung der Tele­metrie­werte erreicht.

Die beiden Anzeigen der Haupt­rotor­dreh­zahl stehen nun in zwei auf­ein­ander folgenden Zeilen.

Immer niedrigere Spannungs-Warn­schwellen folgen in drei Zeilen auf­ein­ander. (21,0 V Akku­spannung ent­spricht 3,5 V Zellen­spannung.)

Alle GPS-Anzeigen sind auf der letzten, vier­zeiligen Seite zusammen­ge­fasst.

Diese Umordnung (nicht Unordnung) wurde nur vor­ge­nommen, weil die Warn­schwelle der Regler-Spannung anders ein­ge­stellt werden sollte. Das wiederum geschah, um dem Schutz­kon­zept zu folgen, das ich für meine neue ROBAN Bell 429 ent­wickelt hatte. Schließ­lich trifft dieselbe Argumentation auch auf die HIROBO Schweizer 300 zu.

In diesem Fall gibt das Schutz­kon­zept aber nur zusätz­liche Sicher­heit, weil ein großer Akku (7000 mAh) verwendet wird. Der Zeit­alarm ist auf 11 Minuten gesetzt, was 10 Minuten Flug­zeit ergibt. Danach liegt die Leer­lauf-Zellen­spannung immer noch über 3,8 V – die Rest­ladung über 40%. Ein Telemetrie-Alarm könnte dem­nach nur bei einem zu kalten Akku oder einer defekten Zelle auf­treten.

Wechsel 2

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 um­ständ­licher als 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.

Kennwerte

Der Motor­her­steller hatte 930 U/min/V als spezifische Dreh­zahl (kv) und 11 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 4s LiPo-Akku auf Dreh­zahl gebracht. Die Tele­metrie des Reglers lieferte die Werte von Dreh­zahl und Strom. I0 war dann 2,7 A bei 15000 U/min (gleich­bedeutend mit 1560 U/min Haupt­rotor­drehzahl).

Ent­sprechend wurde der Strom gemessen, nach­dem der ganze "Antrieb" montiert war (siehe oben). Das heißt der Motor und das Getriebe waren im Rahmen montiert, der Haupt­rotor­kopf und die Taumel­scheibe waren mit­ein­ander und mit den Servos durch Stoß­stangen verbunden sowie Heck­rotor­getriebe und -kopf waren ange­lenkt. Der Regler (Governor) wurde auf 1560 U/min Haupt­rotor­dreh­zahl einge­stellt und nach einem merk­lichen Ein­laufen des ganzen Antriebs wurden jetzt 3,4 A Leer­lauf­strom (ohne Rotor­blätter) gemessen. Das "Getriebe" von Haupt- und Heck­rotor verur­sachte also zusätz­lich 0,7 A Strom­auf­nahme. Eine einfache Rechnung ergab mehr als 96% "Getriebe"-Wirkungs­grad (der, als Prozent­satz der Momenten-Über­tragung, per Defini­tion alle zusätz­lichen Reibungs­ver­luste unter Last ein­schließt).

Diese Kenn­werte und die ange­gebenen Getriebe­unter­setzungen genügten, 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. Später wurden diese sogar noch justiert, aber die dafür ver­wendeten Tele­metrie­daten sind auch nicht sehr genau. Trotz­dem sind die Leistungs­berechnungen ganz nütz­lich, weil sie Gesamt­wirkungs­grad, Aus­lastung und Leistungs­reserve des elektrischen Antriebs in brauch­barer Genauig­keit zeigen. Jeden­falls wurden die Berech­nungen nicht nur justiert, sondern auch für den Schwebe­flug mit ver­schiedenen Haupt­rotor­dreh­zahlen variiert.

Schweben mit 1520 U/min

Die Berech­nungen bestehen aus zwei Fällen: Voll­last und Teil­last. Vor allem letzteres ist für Hub­schrauber interessant, weil sie immer eine Art Dreh­zahl­regelung für den Haupt­rotor haben. HIROBO empfiehlt 1500 bis 1600 U/min und wir haben 1520 U/min für den ersten Schwebe­flug­test ein­ge­stellt. Die aufge­zeichneten Tele­metrie­daten ergaben 29,5 A durch­schnitt­lichen Strom mit beträcht­lichen Schwankungen, wenn die Dreh­zahl des Haupt­rotors und die Flug­höhe (sowie die Flug­lage) des Hub­schraubers geregelt wurden. Jeden­falls wurden die Berech­nungen auf 1520 U/min bei Voll- und Teil­last ange­paßt und auf 29,5 A bei Teil­last. Der erste Fall ergibt dann den Maximal­strom (98,0 A) und der zweite einen "Leistungs­grad". Das ist der Prozent­satz der vollen Antriebs­spannung, der dem ent­spricht was der Regler wirklich ein­stellt, um Strom und Dreh­zahl auf den vorge­gebenen Werten zu halten. Ermittelt wird er durch ein­faches Aus­probieren: 80% für 29,5 A und 1520 U/min.

Das ist also ein Dia­gramm für 80% Leistungs­ein­stellung, nötig für Schweben mit 1520 U/min und vom Regler auto­matisch einge­stellt.

"Voll­gas geben" (100%) bei kon­stant 1520 U/min, um mit maxi­malem Blatt­anstell­winkel stark zu steigen, könnte bis zu 98,0 A ziehen, aber diese große Leistungs­reserve (3,3-facher Strom) ist hier nicht gezeigt.

Das ist ohne­hin ein theo­retischer Wert, weil er in der Praxis sicher nicht benötigt wird und weil es sogar 30 A mehr sind, als der Motor auf Dauer ver­trägt (wobei der Regler 100 A vertragen würde).

Der Strom I (rot) und das Moment M (grün), das eine Folge des Stroms ist, sind beide umge­kehrt pro­portio­nal zur Rotor­dreh­zahl. Die beiden Geraden sind recht steil, also ist dieser Antrieb recht "steif" – wegen seiner hohen Quali­tät, oder genauer gesagt geringen elek­trischen, magne­tischen und mecha­nischen "Reibung". Das heißt eine zufällige Ver­ringerung der Dreh­zahl würde Strom und Moment ansteigen lassen, was wiederum die Dreh­zahl zum Durch­schnitts­wert zurück­bringen würde (und umge­kehrt). Der Dreh­zahl­regler (Governor) wird eigent­lich gebraucht (oder zumindest benutzt), um bei kollektiven und zyklischen Ver­änderungen der Blatt­anstell­winkel "Gas zu geben".

Weil die Spannung (Leistungs­ein­stellung) konstant gehalten wird und der Strom umge­kehrt pro­portio­nal zur Rotor­dreh­zahl ist, muß auch die elek­trische Leistung Pel (dunkel­blau) umge­kehrt pro­portio­nal zur Rotor­dreh­zahl sein. Alle Werte unter­halb von unge­fähr 1300 U/min sind eigent­lich nicht wichtig, weil hier der maximale Dauer­strom des Motors über­schritten wird. Aber es ist interessant, daß die mechanische Leistung Pmech (blau) bei weit geringerer Dreh­zahl ein Maximum hat – immer bei halber Maximal­dreh­zahl, das sind 850 U/min bei dieser Leistungs­ein­stellung. Dieser Wert ist nicht für Hub­schrauber mit Dreh­zahl­regler interessant, der schließ­lich "Gas gibt" um die Leistung zu erhöhen. Der Wert zeigt ein­fach, daß der Antrieb mit recht hoher Motor­dreh­zahl und (deshalb) kleiner Leistung arbeitet.

Dann hat er nämlich seinen höchsten Wirkungs­grad, während dieser bei maximaler mechanischer Leistung grausig schlecht wäre. Dieser Antrieb arbeitet in einem Bereich, wo seine Wirkungs­grad­kurve eta (hell­blau) ihr Maximum hat, und das sind eindrucks­volle 78% 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 die jeweils gewählten Ein­stellungen. Für noch längere Flug­dauer müssen noch kleinere Rotor­dreh­zahlen gewählt werden.

Schweben mit 1420 U/min

Deshalb wurde auch eine um 100 U/min kleinere Rotor­dreh­zahl im Schwebe­flug getestet, 1420 U/min, nicht von HIROBO empfohlen. Der Hub­schrauber ließ sich immer noch tadel­los steuern (so daß noch kleinere Rotor­dreh­zahlen möglich scheinen) und der Strom war um 2,0 A geringer: 27,5 A. Das dürfte daher kommen, daß die Rotor­blätter im Bereich mittlerer Anstell­winkel arbeiten: Ein wenig mehr Anstell­winkel, um eine geringere Rotor­dreh­zahl auszu­gleichen, ver­größert den Auf­triebs­bei­wert deut­lich, aber den Wider­stands­bei­wert nur wenig. Also verringert sich der Wider­stand mit der Dreh­zahl. (Bei großen Anstell­winkeln nahe dem Strömungs­abriß wäre es umge­kehrt.) Der Voll­last­fall ergibt 113,7 A maximalen Strom und der Teil­last­fall 74% Leistungs­ein­stellung für 27,5 A und 1420 U/min.

Dieses Diagramm für 74% Leistungs­ein­stellung, nötig für die geringere Rotor­dreh­zahl von 1420 U/min, zeigt auch geringere Ströme, Momente und Leistungen.

Der maximale Strom (113,7 A) ist dagegen größer, weil volle (100%) Leistung bei geringerer Dreh­zahl größeren Strom und höheres Moment zur Folge hat. Das ist jetzt schon mehr, als der Regler (Governor) auf Dauer ver­trägt.

Das ist noch "theoretischer" weil wohl nicht praxis­relevant. Zwar steigt das Rotor­moment stark (wenn auch nicht grenzen­los) an, wenn die Strömung an den Blättern abreißt, aber gerade dieses Über­ziehen sollte durch Begrenzen des Blatt­anstell­winkels ver­hindert werden.

Bemerkens­werter­weise ist, wie alle Kurven im Diagramm, auch die Kurve des Wirkungs­grades eta (hell­blau) nach links ver­schoben. Also arbeitet der Antrieb immer noch mit höchstem Wirkungs­grad, unab­hängig von Rotor­dreh­zahl beziehungs­weise Leistungs­ein­stellung. Die spezifische Dreh­zahl kv des Motors paßt ein­fach zu diesem Hub­schrauber und er hat reich­lich Leistung sogar im Ver­hält­nis zu dessen hohem Gewicht. Bei kleineren Leistungs­ein­stellungen ist der Motor weniger ausge­lastet, was seinen Wirkungs­grad etwas ver­ringert. Aber 77% gesamt (1% weniger) ist immer noch sehr gut.

Schweben mit 1100 U/min

Schließlich ein­fach ein theoretisches Experiment:
<Anfang-des-theoretischen-Experimentes> Ich dachte darüber nach, ob längere Rotor­blätter ver­wend­bar und nütz­lich wären (siehe oben). Mit dem Simulator­modell des Hub­schraubers – das dank der hier beschriebenen Berechnungen die richtigen Antriebs­para­meter hat – wurden Rotor­dreh­zahlen und Blatt­winkel mit längeren Rotor­blättern ein­fach aus­probiert. Die Blatt­winkel, welche HIROBO für den Schwebe­flug mit den Standard­blättern (477x39 mm) bei 1500 bis 1600 U/min empfiehlt, wurden mit längeren und breiteren Blättern (580x43 mm) schon bei 1100 U/min erreicht. Der Voll­last­fall der Berechnungen ergibt nun sogar 163,9 A maximalen Strom und der Teil­last­fall nur 58% Leistungs­ein­stellung für 21,5 A und 1100 U/min. Der Wert für den Strom ist nur eine begründete Annahme, sollte aber unge­fähr passen.

Ent­sprechend der geringen Leistungs­ein­stellung von 58%, nötig für die wirk­lich niedrige Rotor­dreh­zahl von 1100 U/min, sind alle Kenn­werte deut­lich niedriger.

Der "theoretisch" maximale Strom bei Voll­last ist jetzt noch höher (163,9 A) wegen der noch kleineren Rotor­dreh­zahl. Praktisch dürfte das immer noch kein Problem sein, solange durch Begrenzen der Blatt­winkel ein Strömungs­abriß an den Blättern zuver­lässig ver­hindert wird.

Für den Motor sollte es auch sonst kein Problem geben, denn der mittlere Strom ist jetzt noch kleiner. Der Motor ist noch weniger ausge­lastet und sein Wirkungs­grad noch etwas weiter ver­ringert. 75% Gesamt­wirkungs­grad (weitere 2% weniger) sind aber immer noch nicht schlecht. Der Motor ist nur so unter­lastet, daß ich lieber einen kleineren aus der­selben Bau­reihe Pyro nehmen würde. Da gibt es nur den MINIPYRO 400-10, der hat die noch passende spezifische Dreh­zahl kv 1000 (statt 930) und genügend Leistung, der Wirkungs­grad wäre viel­leicht wieder 2% besser. Aber wie oben erwähnt, würde ich richtig lange Rotor­blätter wegen ihrer merk­lichen Nach­teile ohnehin nicht ver­wenden. Sie passen ein­fach nicht zu diesem Hub­schrauber. </Ende-des-theoretischen-Experimentes>