Aus einer Firmenzeitschrift über die Hobbys ihrer Mitarbeiter

Modellflug mit Turbinenjets

 

Der Flug mit Jetmodellen ist aufgrund der erforderlichen Startbahn, der Versicherungspflicht und einer Aufstiegsgenehmigung für Modelle über 5 Kilo praktisch nur in einem Verein möglich. Mein Verein ist der Modellflugclub Heidelberg mit einer 150 m langen Graspiste und dem Odenwald als malerische Kulisse im Hintergrund. Wir sind ein vom Regierungspräsidium zugelassener Modellflugplatz mit über 100 Mitgliedern, organisiert im Deutschen Modellfliegerverband (DMFV).

Bei uns sind alle Modellflugklassen willkommen ( Segler, Hubschrauber, Motorflugzeuge, Gleitschirme, U-Boote…)

 

 

Gesteuert werden die Modelle heute mit programmierbaren Funkfernsteuerungen. Es lassen sich alle Einstellungen wie z.B. die Neutralstellungen, Richtung und Größe der Ruderausschläge abspeichern. Es können aber auch komplexere Abläufe wie z.B. Fahrwerksdeckel öffnen, Fahrwerk ausfahren, Fahrwerksdeckel wieder schließen, Landeklappen ausfahren und Landescheinwerfer einschalten mit einem Knopfdruck in vorgegebener Zeitsequenz erledigt werden. Die Übertragung der Signale erfolgt heute im 2,4 Gigahertz Frequenzband wie auch die WLAN-Verbindung unserer Computer. Der Sender springt in sehr kurzen Zeitabständen im Frequenzband hin und her, der Empfänger springt entsprechend mit. Im Fall einer Störung ist diese so kurz, dass sie nicht wahrgenommen wird. Es kann also nicht mehr passieren, dass ein Modell aufgrund einer Störung einer Frequenz abstürzt. Früher ein häufiger Absturzgrund aber auch eine gerne verwendete Ausrede für eine kurze Störung zwischen den Ohren.

Wie weit funktioniert so eine Fernsteuerung? Eine der am häufigsten gestellten Fragen von Zuschauern. Die Antwort lautet weit genug. Wir fliegen ja auf Sicht und nur wenn ich die Lage des Modells erkenne weiß ich wie ich steuern muß. Es nützt mir also nichts, dass die Fernsteuerung ca. 3 Kilometer Reichweite hat.

 

Die Modelle unterliegen nur einer Vorschrift um ohne Zulassung fliegen zu dürfen. Das Gewicht muss unter 25 kg liegen. Ansonsten kann man sich konstruktiv, bei den verwendeten Materialien und Bauweisen austoben. Alle Ideen können verwirklicht werden wenngleich nicht alle erfolgreich sind.

Die Modelle bestehen überwiegend aus in Formen laminiertem glasfaser- oder kohlefaserverstärkten Kunststoffen (GFK, KFK). Da die Wandstärken sehr gering sind wird oft mit einem dünnen Stützstoff aus Styropor und Sperrholzspanten die notwendige Steifigkeit bei geringem Gewicht erzeugt.

Die Einziehfahrwerke werden aus Aluminium hergestellt, sind gefedert und mit Radbremsen versehen. Der Tank aus GFK sitzt im Schwerpunkt um keine Lastigkeitsänderungen zu bewirken. Die Turbine sitzt dahinter und saugt über Lufteinläufe an. Sie bläst in ein Schubrohr das aus Temperaturgründen doppelwandig (Stahl – Alu) ausgeführt ist.

 

Der Aufbau unserer Modellturbinen entspricht etwa den Siemens Gasturbinen. Die Physik ist ja für beide die gleiche. Das Verdichterlaufrad ist jedoch ein einstufiges Radiallaufrad aus Aluminium. Es kann von einem PKW-Turbolader zweckentfremdet werden. Gefräste Versionen lassen sich aber exakter an die Betriebsparameter anpassen und haben dadurch Vorteile. Das Turbinenlaufrad ist einstufig, axial aus temperaturbeständigen Nickel-Chrom-Molybdän-Legierungen (z.B. Hastelloy). Zwischen den Laufrädern befindet sich die Brennkammer in die ein Gemisch aus 5% synthetischem 2-Takt Öl und Petroleum, Diesel oder Kerosin eingespritzt wird. Die Turbine wird elektronisch überwacht und geregelt. Drehzahl, Temperatur, Pumpenspannung und Fernsteuersignal werden ausgewertet. Die Abgasgeschwindigkeit beträgt ca. 1000 km/h, die Abgastemperatur 700 Grad, der Schub von ca. 18 kg wird bei einer Drehzahl von 150.000 Umdrehungen pro Minute erreicht. Das Triebwerk selbst wiegt nur 2,5 kg.

 

Die Fluggeschwindigkeiten der Jets betragen damit bis zu 400 km/h. Der Rekord liegt bei 555 km/h. Es sind bis zu 5 Liter Kerosin an Bord. Die Sicherheit wird deshalb unter den Jetpiloten groß geschrieben. Das betrifft sowohl die technische als auch die menschliche Komponente. Testflüge werden auf Modellflugplätzen fernab von bewohnten Gebieten durchgeführt. Es wird großer Sicherheitsabstand zu Personen oder Fahrzeugen eingehalten. Das Modell erhält eine doppelte Stromversorgung, oft auch 2 Empfänger, zwei Empfangsteile und Antennen pro Empfänger, 2 Rudermaschinen für alle wesentlichen Funktionen.

Die wichtigsten Betriebszustände können während dem Flug vom Modell zum Sender gefunkt werden und als akustisches Warnsignal oder als Sprache ausgegeben werden. (z.B. zu hohe Temperatur oder Drehzahl der Turbine, nachlassende Akkuspannungen, Fluggeschwindigkeit…) Nach dem Zusammenbau erfolgt ein Vorflugcheck aller relevanten Funktionen.

Beim Start der Turbine wird ein Feuerlöscher bereitgehalten um im Notfall sofort löschen zu können. Niemand hält sich im Bereich neben oder hinter der Turbine auf im Fall eines berstenden Laufrades oder Partikeln im Abgasstrahl.

Der Flug wird zu zweit durchgeführt. Ein Helfer überwacht den Luftraum und ob die Einflugschneise und die Landebahn frei sind. Es ist bei uns im Heidelberg seit bestehen (1956) noch kein schwerer Unfall passiert. Unsere AFR-Rate liegt also quasi bei Null.

 

 

Das vollgetankte Modell wird in den Vorbereitungsraum geschoben. Die Ruder sind gecheckt, die Kabinenhaube ist geschlossen. Die Versorgungsspannungen liegen bei 8,4 Volt, der Pneumatikdruck für Fahrwerk und Bremsen beträgt 8 bar. Gentlemen, start the engine!

Die Sicherheitsstartprozedur wird durchgeführt. Gasknüppel auf Leerlauf, Vollgas und wieder auf Leerlauf und die Turbinenelektronik übernimmt den automatischen Startvorgang. Die Brennkammer wird vorgeglüht, die Turbine wird elektrisch auf 3000 Umdrehungen gefahren, Kraftstoff wird eingespritzt, die Drehzahl und Temperatur steigen und der Elektromotor kuppelt aus. Die Turbine läuft eigenständig auf Kalibrierdrehzahl um die Einflüsse durch Lufttemperatur und Luftdruck auszugleichen. Falls mal etwas nicht stimmen sollte wird die Turbine von der Elektronik abgestellt und eine Fehlerdiagnose angezeigt. Stimmt alles wird die Leerlaufdrehzahl eingeregelt. Jetzt erhält der Pilot die Kontrolle über das Triebwerk.

Ich rolle mit leichten Gasstößen zur Startposition und bremse. Klappen halb ausfahren in Startstellung, gleichzeitig gehen die Scheinwerfer an. Ich gebe Vollgas und das Triebwerk läuft in etwa 3 Sekunden auf 150.000 Umdrehungen hoch. Kurz bevor die Räder durchrutschen weil der Schub zu groß wird löse ich die Bremse, das Bugfahrwerk federt aus und der Jet schießt nach vorne.

Nach etwa 100 m kräftig am Höhenruder ziehen und wir heben schwerfällig ab. Der Jet reagiert beim Start schlecht auf die Ruder, da diese ja nicht von einem Propellerstrahl sondern nur vom Fahrtwind angeströmt werden. Fahrwerk einfahren, Fahrwerksklappen schließen, Scheinwerfer aus, Landeklappen einfahren. Wir sind airborne. Der Schub des Triebwerkes ist größer als das Gewicht des Modells, wir steigen senkrecht auf Sicherheitshöhe, und trimmen die Ruder. Das Flugbild entspricht dem Original, der Sound ist original, sogar der Geruch nach verbranntem Kerosin ist original. Männerparfüm eben. Wir fliegen durch eine Thermikblase und die Windböen schütteln uns kurz durch, beeinflussen unsere Flugbahn aufgrund des Fluggewichtes und der hohen Geschwindigkeit aber kaum.

 

Jetzt können wir ein paar Kunstflugfiguren ausprobieren. Ich schalte den Smoker ein, der Rauchöl in das Schubrohr einspritzt und so die Flugbahn an den Himmel zeichnet. Die „Großen“ machen das bei Flugshows ähnlich, und die haben sogar bunten Rauch. Von hinten ruft der Manfred: „ Der Looping war aber eher eine stehenden Neun“. Ich verkneife mir einen Kommentar. Ich kann abwarten bis er nachher fliegt. Dann kommt das „Echo“. Er dopst meistens bei der Landung mehrmals auf. Dann kann ich laut mitzählen. Montag, Dienstag, Mittwoch…

Es lassen sich alle Flugmanöver der großen Vorbilder fliegen, sogar noch mehr. Der limitierende Faktor beim Original ist der Mensch, der bei Kräften über 10 g (Vielfache der Erdanziehung) Probleme bekommt. Da in unserem Modell kein Mensch sitzt sind über 30 g möglich. Die Tragfläche hält das dank Kohlefaserholmen aus (meistens).

Nach etwa 10 Minuten macht uns der piepsende Timer darauf aufmerksam dass wir etwa 4 Liter Kerosin verbraucht haben.

 

Fliegen heißt landen und damit kommt der schwierigste und manchmal teuerste Teil des Fluges. Flugrichtung, Geschwindigkeit, Höhe und Entfernung sind zu koordinieren.

Wir fliegen im Tiefflug mit etwa 80 km/h auf die Landebahn zu. Verdammt wir sind viel zu hoch. Wenn wir jetzt Tiefenruder geben bauen wir zu viel Fahrt auf und die Landebahn wird uns nicht mehr zum ausrollen reichen. Der Landeanflug muss sofort abgebrochen werden. Vollgas und leichtes ziehen am Höhenruder um die Sinkrate zu reduzieren. Die Fluggeschwindigkeit befindet sich nahe am Strömungsabriss, der minimal möglichen Fluggeschwindigkeit. Die Reaktionen auf die Ruder werden extrem träge. Die drei Sekunden die unser Triebwerk zum Hochlaufen benötigt und die sich anschließende Beschleunigungsphase des Jets bevor ein sicherer Steigflug beginnt kommen einem jetzt wie eine halbe Ewigkeit vor. Die Bäume am Platzende nähern sich rasend schnell. Aber inzwischen liegt voller Schub an und wir können steil wegsteigen. Nochmal gut gegangen. Beim zweiten Landeanflug passt alles und ich fange unmittelbar über dem Boden ab, wir gleiten aus und das Modell setzt sich weich aufs Fahrwerk, das jetzt alle Unebenheiten unserer Graspiste wegfedern muß. Schnell nähert sich das Ende der Landebahn. Ich trete voll auf die Bremse und der Jet kommt rechtzeitig zum stehen. Die „Großen“ wissen schon warum sie eine Schubumkehr haben.

 

Erst jetzt merke ich an meinem Adrenalinspiegel die Anspannung des Fluges. Die Hand zittert leicht und das Gesicht glüht. Kein Wunder wenn man den Bauaufwand und den finanziellen Aspekt im Hinterkopf hat. Das Material für einen großen Jet mit 2,5 m Spannweite kann bei hohen 4 stelligen Beträgen liegen.

 

Ich rolle zurück zum Vorbereitungsraum und stelle das Triebwerk ab. Damit die hohe Temperatur aus der Brennkammer nicht die Keramikkugellager der Turbinenwelle überhitzt springt nun wieder der Elektromotor an und die Turbine wird auf 100 Grad heruntergekühlt. Zur Nachkontrolle lese ich die Triebwerksparameter und die Fernsteuerung aus. Alles in Ordnung.

Zur Entspannung gibt es jetzt erst mal ein kühles Cola im bequemen Gartenstuhl und dann kann ich in Ruhe mit den Kollegen über die neuen Trends im Jetflug fachsimpeln. Männer sind manchmal ganz schön geschwätzig. Ich darf mich aber nicht zu sehr ablenken lassen. Gleich landet Manfred.