Die Freiflugklasse F1B ist wohl eine der filligransten Klassen im Freiflug. Bei nur 200 g Zellgewicht plus 30 g Gummigewicht zählt hier jedes Zehntel. Die Grundaufgabe ist die gleiche wie bei den anderen Klassen: Erreichen einer vorgegeben Maximalflugzeit. Im Gegensatz zu F1A werden die Modelle aber nicht mit einer Schnur sondern einem Gummimotorantrieb in die Luft gebracht.
Die Klasse F1B gehört zu den internationalen Freiflug-Klassen (F1) der FAI (Fédération Aéronautique Internationale). Sie ist die traditionsreichste und eine der bekanntesten Klasse im Modellflug.
Der F1B-Wanderpokal, gestiftet von Lord Wakefield 1927, ist heute nach fast 100 Jahren noch immer im Umlauf. Der zweijährliche F1B-Weltmeister wird mit ihm ausgezeichnet.
Abbildung 2: Der WM Pokal Abbildung 3: In der Mitte der Weltmeister 2019 Mickael Rigault (Frankreich) mit dem WM Pokal, links Vize-Weltmeister Andreas Gey (Deutschland)
Die wichtigsten Merkmale und Regeln der F1B-Modelle, die oft auch als Wakefield-Modelle bezeichnet werden:
Auslegung
Die Spannweite heutiger F1B-Modelle beträgt typischerweise zwischen 150 cm und 180 cm.
Antrieb
Die Modelle werden von einem Gummimotor angetrieben. Das Gewicht des geschmierten Antriebsgummis ist auf 30 g begrenzt. Der Gummistrang wird vor dem Start mit einer speziellen Winde stark aufgedreht (über 400 Umdrehungen).
Ablauf
Der Start erfolgt aus der Hand. Der Gummimotor sorgt für einen kräftigen Steigflug. Die Motorlaufzeit beträgt um die 40 Sekunden. Heutige Modelle können dabei Höhen von 90 m bis über 130 m erreichen. Nach Ablauf des Gummimotors klappen die großen Propellerblätter an den Rumpf, um den Widerstand zu minimieren. Das Modell geht dann in den Gleitflug über.
Freiflugmodelle dürfen nach dem Start nicht mehr durch eine Fernsteuerung beeinflusst werden (außer einer RC-Bremse um den Flug zu beenden). Erlaubt sind jedoch mechanische oder elektronische (heute Standard) Zeitschalter, die verschiedene, vorprogrammierte Steuerbefehle (z. B. Starten des Propellers, Höhenruderstellung im Steigflug) ausführen.
Konstruktionsvorschriften (FAI-Definitionen)
- Gesamtfläche (Flügel und Leitwerk): 17 dm² bis 19 dm²
- Mindestgewicht des Modells (ohne Antriebsgummi): 200 g
Wettbewerbsziel
Ziel ist es, in mehreren Durchgängen (meist 5 oder 7) die längst mögliche Flugzeit zu erreichen, wobei die Flugzeit mit dem Start beginnt. Im Wettbewerb wird jedoch eine Maximalzeit vorgeben (meist 3 oder 4 Minuten). Ein längerer Flug bringt keine zusätzlichen Punkte. Der Erfolg hängt stark davon ab, thermische Aufwinde zu finden und das Modell im optimalen Moment zu starten.
Zurückholen: Da die Modelle im Freiflug ohne Funksteuerung weite Strecken zurücklegen können, ist das Auffinden und Zurückholen der Modelle ein wichtiger, sportlicher Aspekt des Wettbewerbs. Ein im Modell eingebautes GPS kann das Wiederauffinden erleichtern.
Entwicklung der Bauweise
Die Entwicklung von der Holm-Rippen-Bauweise über Voll-Balsa Varianten aus 1964 bis hin zum Voll-Carbon Modell aus 2020 war ein langer Weg. Bei den Rippenflügeln wurde, um die Festigkeit der Flächen zu erhöhen, in den 70er und 80er Jahren eine Balsa D-Box in den vorderen 25% der Profiltiefe eingesetzt. Diese wird als Schale hergestellt und mit einem Holm vervollständigt. Die Rippen sind aus Balsaholz, die Endleiste aus Carbon. Mit sogenannten Capstrips, das sind dünnen Carbonstreifen, werden D-Box, Rippe und Endleiste verbunden. So konnte auch sichergestellt werden, dass sich die Flügel beim Wechsel von Feuchtigkeit und Wärme nicht zu sehr verziehen.
Die Rümpfe waren früher aus Balsaholz. Mitte der 80er Jahre wurde Kevlar und Carbon-Material verfügbar und die Rümpfe zunehmend daraus gebaut. Bei diesen besteht der vordere Teil der Rumpfröhre aus Carbon/Kevlar mit großem Durchmesser (28-30 mm), damit der Gummi in den Rumpf passt. Der Leitwerksträger ist aus Carbon/Aluminium gewickelt, um möglichst wenig zu wiegen. Hier ist der Durchmesser deutlich kleiner, dazwischen sitzt ein Übergangsstück aus Aluminium.
Bestandteile des Rumpfes
Bei den Flächen verwendet man zunehmend Voll-Carbon Flügel, da diese einfacher und schneller hergestellt werden können. Dennoch gibt es Piloten, die weiterhin auf Rippenflügel setzen, da sie sich aerodynamische Vorteile versprechen.
Der Entwurf der Modelle hat sich in den letzten 20 Jahren stark angenähert, bedingt durch das Reglement und die Erfahrungen aus den Jahren zuvor. Das führt zu annährend gleichen Modellkonzepte im Wettbewerb. Ähnlich wie in der Formel 3, bei der die Autos identisch sind, kommt es auf die Fähigkeit des Piloten an. Wichtig ist die Wahl des richtigen Gummis, des korrekten Startzeitpunkts sowie der perfekte Abwurf.
Die modernen Vollkohle-Flächen bestehen aus einem Rohacell-Kern und einer Lage Kohlegelege oben und unten. Hergestellt werden sie in gefrästen Negativ-Formen aus Aluminium. Sie garantieren eine sehr gute Profiltreue bei geringem Gewicht. Für die Hersteller solcher Modelle sind sie zudem einfacher zu bauen als Rippenflügel.
Diese hohe Technologisierung führt natürlich auch dazu, dass der Einstieg schwieriger wird für jemanden, der selbst bauen möchte.
unten: Andriukov Flügel im Wandel: links: Rippenflügel, rechts: Vollschale Flügel
Abbildung 7+8
Zeitliche Entwicklung der Modelle (am Beispiel einiger Pläne)
Modell von Joachim Löffler, Weltmeister 1964
Abbildung 9
Modell von Stepan Stefanchuck, 80er Jahre
Abbildung 10+11
Modell von Lothar Döring (BRD), zweifacher Weltmeister (1981 + 1985)
Abbildung 12
Ein Modell des mehrfachen Welt- und Europameisters Alexander Andriukov
Abbildung 13
Feinmechanik ist für die im Spinner eingebaute Verstellmechanik des Propellers erforderlich. Abhängig vom Drehmoment des Antriebsgummis, wird die Anstellung der Propellerblätter verändert.
Sehr erfolgreiches und weit verbreitetes Design von Stepan Stefanchuck
Abbildung 14: Thermiksense 4/2019
Zeitschalter
Auch auf diesem Gebiet gab es einen großen Wandel. Von der Zündschnur über mechanische Zeitschalter bis hin zum elektronischen Timer. Diese elektronischen Timer werden heute hauptsächlich eingesetzt. Es gibt die Variante, mit dem Zeitschalter Servos anzusteuern, die wiederum Höhen- und Seitenruder bewegen. Die größte Verbreitung hat allerdings eine Mischung aus Mechanik und Elektronik. Ein Servo fährt über eine Scheibe Hebel ab und löst diese aus. Diese wiederum lösen dünne Schnüre aus, die
Höhen-, Seitenruder und Flügelschränkung ansteuern.
Abbildung 15: Mechanischer Zeitschalter mit Startknopf(links), der den Zeitschalter aktiviert , Abbildung 16: Zeitschalter (rechts)
Abbildung 17 + 18: Elektronischer Zeitschalter mit Startknopf, und Timer Rückseite
Mechanisch-elektronisch ausgestatteter Pylon links Abbildung 19 im Vergleich mit mechanischem Zeitschalter auf der rechten Seite Abbildung 20
Führung der Seile (links), Hammer für Gleitflugeinstellung (Mitte) Höhenleitwerk ist mit einem weiteren Seil für die Steigflugposition heruntergezogen. Im Bild rechts die Anschläge des Seitenleitwerks (rechts)
Abbildung 21-23
Während der WM 2023 in Frankreich fotografiert: Bernd Silz (GER) - fünffacher Weltranglisten-Sieger.
Startablauf
- Aufziehen des Gummis außerhalb des Modells auf einer Alu Schiene
- Einführen der Schiene mit dem Gummi in den Rumpf
- Verrasten der der Gummiaufhängung (Bobbin) im Rumpf
- Einhängen des Propellers
- Entfernen der Schiene
- Verrasten des Propellers
- Fertigmachen der Propellerblätter (in Segelstellung bringen)
Wichtig ist es, den verwendeten Gummi zu kennen. Wie beim Jahrgang eines guten Weines gibt es auch hier bessere und schlechtere Produktionen. Dreht man den Gummi zu stark auf, reißt der Strang. Seit man den Gummi außerhalb des Modells aufzieht, ist das allerdings nicht mehr so schlimm. Passiert das allerdings beim weiteren Aufdrehen per Hand, beschädigt man möglicherweise sein Modell und hat Mühe, den Gummi wieder aus dem Rumpf zu entfernen.
Der Gummi wird aufgezogen. Der Pilot nutzt all seine Masse als Gegengewicht.
Dieses und die folgenden Bilder aus dem Youtube Video, mit der Erlaubnis von Rhio-Ats Saatväli
Gummi fast komplett aufgezogen, unten hängend: Alu Schiene
Gummi komplett aufgezogen in Halteschiene. Die hellgrüne Aufziehkurbel ist gut sichtbar.
Der Gummi wird mit der Schiene in den Rumpf geschoben, anschließend wird der Propeller eingehängt.
Der Propeller wird in die vorgesehene Mechanik eingehängt und verrastet.
Der Propeller ist eingehängt und wird leicht herausgezogen, damit die Schiene entfernt werden kann.
Die Schiene ist entfernt, der Propeller in Endposition.
Das Modell ist jetzt startbereit.
Der Pilot beginnt in einer dynamsichen Bewegung das Modell nach oben zu richten.
Mit der rechten Hand wird der Startknopf am Pylon gedrückt, um den Timer zu aktivieren. Dieser quittiert das mit einem akustischen Signal.
Das Modell nahezu senkrecht kurz vor der Freigabe.
Steilstart des F1B-Modells, es verlässt die Hand. Sobald der Finger nicht mehr auf den Schalter des Timers drückt, startet dieser und das Programm läuft ab.
Beim Start ist es wichtig, nicht mit hängender Fläche zu werfen. Wirft man zu weit rechts oder zu flach, steigt das Modell zu flach. Wirft man zu weit links oder zu steil, kann das Modell überziehen und dadurch viel Höhe verlieren oder gar auf dem Boden aufschlagen.
Beginn der Steigflugphase
Phasen des Steigflugs
- Steile Abgabe – das Modell wird fast senkrecht gestartet, erst in der Luft startet der Motor.
- Erste Steigphase – Das Modell steigt genauso weiter, dann kommt die erste Seitenruder-Verstellung
- Zweite Steigphase – Das Modell steigt in einer engen Kurve in den Himmel
- Übergang zum Gleitflug – Der Propeller klappt an, das Modell geht mit dem Wechsel in die Gleitflugkurve in den Gleitflug über.
Schematische Darstellung eines F1B-Starts (mit sehr optimistischen Höhenangaben) und bildlicher Darstellung der ersten Phasen.
Links: Abbildung 24; Rechts: Foto Johannes Seren
Vor dem Start muss entschieden werden, wann der richtige Moment ist und wann die Luft „gut“ ist. Hierzu holt man sich Unterstützung von einer „Thermikmaschine“. Diese zeigt Temperatur, Windgeschwindigkeit und manchmal auch den Luftdruck an. Steigt die Temperatur stark an, um dann abrupt zu sinken bei gleichzeitig einsetzendem Wind, ist das ein Zeichen, dass sich die warme Luft vom Boden ablöst und hochsteigt. Jetzt ist es Zeit zu starten. Aber auch hier weicht manchmal die Theorie von der Praxis ab
.Abbildung 25: Mit Kreis markierte Startmomente.
Hinter der Momentwahl liegt auch viel Taktik. So kommt es vor, dass oftmals mehrere Starter kurz nacheinander starten. Dies ergibt tolle Bilder am Himmel
Abbildung 26 - Thermiksense: Eingefangen während der Weltmeisterschaft 2023 in Frankreich
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