Schwerpunktkontrolle am Modellheli
Der Lastschwerpunkt (Massenschwerpunkt) bei einem RC-Helikopter hat entscheidende Auswirkungen auf das Flugverhalten.
Stimmt dieser nicht, dann wirkt sich das teils negativ auf das Flugverhalten des RC-Helikopters aus! Außerdem führt ein falscher Lastschwerpunkt zu einem Mehrverbrauch an Antriebsenergie. Im Zusammenhang mit dem Lastschwerpunkt spricht man auch von Lastverteilung oder Balance.
Doch wie bemerkt man einen nicht korrekten Lastschwerpunkt? Wie lässt sich der Lastschwerpunkt eines Modellhelikopters überprüfen und verändern?
Das Hebelgesetz als Grundlage für den Lastschwerpunkt
Die Grafik verdeutlicht die Zusammenhänge des Hebelgesetzes, welches die Grundlage für den Lastschwerpunkt darstellt. Ein falscher Lastschwerpunkt wird auch als Kopflastigkeit oder Hecklastigkeit bezeichnet.
Wobei der Begriff Kopflastigkeit eine zu hohe Masse vor der Rotorwelle kennzeichnet und eine Hecklastigkeit auf ein "Übergewicht" am Heck hindeutet.
Eine mögliche Ursache für eine ungewollte Veränderung des Lastschwerpunktes ist die Verlängerung des Heckrohrs, auch Stretching genannt.
Während der oft mit einem Stretching kombinierte Einsatz von längeren Hauptrotorblättern keinerlei Einfluss auf den Schwerpunkt hat, bedeutet die Verlängerung des Heckrohres eine oft nicht unerhebliche Veränderung des Masseschwerpunktes. Der Hauptanteil der Massenverlagerung wird durch die Verschiebung der relativ schweren Heckrotoreinheit nach hinten verursacht. Dazu kommt noch die höhere Masse des längeren Heckrohres.
Diese Verschiebung der Balance muss durch eine Erhöhung der Gegenmasse am Frontende des Helikopters ausgeglichen werden.
Bei Elektro-Helikoptern mit variabler Akkuposition kann der Schwerpunkt oft sehr einfach durch Verschiebung des Flugakkus nach vorn korrigiert werden. Reicht das nicht, so kann eventuell auf einen schwereren Akku zurückgegriffen werden.
Wesentlich schwieriger gestaltet sich eine Korrektur des Schwerpunktes bei Helikoptern, bei denen die Position des Flugakkus nicht ausreichend weit verändert werden kann. Hier hilft sehr oft nur die Umstellung auf Akkus mit höherem Gewicht.
Ist dies nicht möglich, so kann man relativ schwere Komponenten, wie den Flugregler weiter nach vorn zu verlagern.
Während sich ein unstimmiger Lastschwerpunkt bei einem Paddelhelikopter direkt durch Heben oder Senken der Helinase bemerkbar macht, gleicht ein Flybarless-System diese Gleichgewichtsstörung automatisch aus. Der Pilot bemerkt nicht, dass der Heli außer Balance ist.
Dieser Umstand führt mitunter zu einem spürbaren Anstieg des Antriebsenergiebedarfs, da das FBL permanent zyklisch Pitch auf der Nickachse einsteuern muss, um den Heli in der "Balance" zu halten.
Die Kontrolle des Lastschwerpunktes ist nicht sehr schwer. Es gibt zwei verschiedene Methoden, den Lastschwerpunkt zu bestimmen. Der Lastschwerpunkt ist ok, wenn der Modellhubschrauber bei der Überprüfung genau in Balance ist.
Der Heli darf auf gar keinen Fall hecklastig sein. Eine minimale Kopflastigkeit wirkt sich hingegen bei Rund- bzw. Vorwärtsflug nicht negativ aus, da sich durch Absenken der Helinase der Massenschwerpunkt unter dem Rotorkreis wieder nach hinten verschiebt, und somit die Kopflastigkeit wieder aufhebt.
Methode 1 (grobe Überprüfung)
Der Heli wird in flugbereitem Zustand (inklusive sämtlicher zum Flug benötigten Teile wie Akku, Regler, Haube, ausgeklappte Rotorblätter) am Bremsteller angehoben.
Ist der Heli richtig ausbalanciert, dann bleibt das Heckrohr waagerecht. Weicht die Lage des Heckrohrs stark von der Waagerechten ab, dann muss der Schwerpunkt korrigiert werden.
In erster Linie sollte das durch Versetzen bzw. Verschieben von Komponenten mit hohem spezifischen Gewicht, wie z. Bsp. Akkus erfolgen.
Methode 2 (genaue Überprüfung)
Man fasst den flugfertigen Heli dazu am Rotorkopf-Zentralstück und hält ihn mit der Rotorwelle horizontal ausgerichtet zunächst mit der Nase nach oben zeigend vor sich. Dazu benötigt man bei größeren Helis kräftige Hände, die den Rotorkopf sicher packen können.
Je nachdem, in welche Richtung der Freilauf des Antriebes wirkt, dreht man den Heli nach links oder rechts in die Waagerechte. Bei korrektem Schwerpunkt bleibt das Heck des Helikopters horizontal stehen. Die Nase des Helikopters darf aber auch geringfügig schwerer sein und etwas nach unten zeigen.
Sollte kein Ausbalancieren durch Verschieben von Bauteilen auf der Längsachse des Heli möglich sein, so bleibt noch die Möglichkeit, den Schwerpunkt mit Trimmgewichten anzupassen. Diese Möglichkeit sollte aber auf jeden Fall der allerletzte Ausweg sein. Denn durch die damit verbundene Erhöhung des Fluggewichtes verändern sich die Flugeigenschaften und die Flugzeit sinkt. Auf keinen Fall sollte man Gewichte am Heck anbringen.
