Regelung der Fluggeschwindigkeit
beim Ornithoptermodell EV8
Ein Flugmodell - ganz besonders ein Ornithopter im Kraftflug - fliegt nur in einem relativ engen Geschwindigkeitsbereich optimal.
Im Gleitflug arbeitet normalerweise das Höhenleitwerk über die Einstellwinkeldifferenz (EWD) als automatischer Geschwindigkeitsregler. Durch Fernsteuerbefehle und im Kraftflug kommt es aber in der Praxis trotzdem zu erheblichen Geschwindigkeits-Schwankungen (siehe Flugstabilität der Ornithopter).
Beim EV8 soll ein elektrischer Regler die Einhaltung der optimalen Kraftfluggeschwindigkeit gewährleisten. Die Neigung der Flugbahn wird dann nur noch vom Schub bzw. von der Schlaggeschwindigkeit beeinflusst. Mehr oder weniger Schub führen zu mehr oder weniger Steigen.
Regler
Es kommt ein Drehzahlregler für Hubschrauber mit Verbrennungsmotor zum Einsatz. Seine Regeleigenschaften haben sich auch in dem hier gestalteten Regelkreis als gut brauchbar gezeigt.
Sensor
Als Fahrtmesser arbeitet der Flügelradsensor eines Drachenflieger-Geschwindigkeitsmessers. Er ist für drahtlose Drehzahlübermittlung konzipiert (Typ Skywatch, swiss made). Bei ihm rotiert mit dem Flügelrad ein kleiner Magnet.
Die Drehzahl des Magneten wird hier mit dem Sensor des Heli-Reglers abgetastet, der sonst die Rotorblatt-Drehzahl erfasst.
Die gewünschte Drehzahl bzw. Soll-Fluggeschwindigkeit lässt sich am Regler per Fernsteuerung vorgegeben und sein Einfluss ein- und ausschalten.
Für Tests wird der Flügelradsensor mit Hilfe eines Magneten der am Ende einer Elektromotorwelle befestigt ist, auf die entsprechende Drehzahl gebracht.
Servo
Statt dem Gas-Servo des Heli-Motors steuert der Regler hier das Höhenruder-Servo an.
Die beim EV8 schon vorhandene V-Leitwerk-Anlenkung musste dazu mit einem mechanischen Mixer ausgestattet werden. Ein T-Leitwerk wäre besser gewesen.
Phygoide
Die fast bei jedem Gleitflug vorkommende, langsame Schwingung der Fluggeschwindigkeit
(zu Phygoide
siehe Weblink
1) kann mit der elektrischen Regelung vermieden werden. Das Modell
fliegt seinen Gleitwinkel wie auf Schienen geführt.
Auch missglückte Handstarts mit anfangs ungünstigem Gleitwinkel sind kein Problem mehr. Das Modell geht direkt auf den durch die Soll-Geschwindigkeit vorgegebenen Gleitwinkel über.
Landen sollte man aber doch besser mit abgeschaltetem Regler.
Becker-Ruder
Zur Verbesserung der Höhenruderwirkung wurde beim EV8 eine Anlenkung nach dem Prinzip eines Becker-Ruders angewandt. So etwas kommt sonst insbesondere bei Schiffen zum Einsatz. Es erhöht deren Manöverierfähigkeit.
Beim Becker-Ruder werden Steuerfläche und Klappenausschlag mit nur einem Hebel synchron bewegt. Das Höhenruder verändert dabei Anstellwinkel und Wölbung gleichsinnig. Auf diese Weise wird die Ruderwirkung grösser als mit nur einer der beiden Veränderungen.
Bei eingeschalteter Fluggeschwindigkeitsregelung genügen meist kleine Ruderausschläge. Der Vorzug des Becker-Ruders kommt daher hauptsächlich bei abgeschalteter Regelung zur Geltung.
Weblink zu diesem Thema
- Simulation der Phygoide von Peter Rother:
http://www.aerodesign.de/peter/1998/phygosim.htm
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