Freiflug allgemein
von Thomas Weimer und Johannes Seren.
von Thomas Weimer und Johannes Seren.
In den folgenden Wochen werden hier die großen Freiflug-Modellflugklassen vorgestellt. Es beginnt mit F1A, der größten Klasse. Für alle Kategorien gibt es Grundregeln und ein ähnliches Wettbewerbsprinzip.
Freigabe eines F1A Modells
Bestimmungen
Die Modelle unterliegen alle dem Sporting Code der FAI. Dieser änderte sich über die Jahre, aktuell ist er relativ stabil. Reguliert werden unter anderem Flächeninhalt, Mindestgewicht, Mindestflächenbelastung und Gestaltung des Profils. Bei großen Wettbewerben wird die Einhaltung dieser Parameter in Bauprüfungen überprüft.
Wettbewerbsfliegen
Startlinie morgens früh (Mendoza, Argentinien, Bild Ramiro Gonzales)
Ein Wettkampf beginnt meist recht früh (08:00 Uhr) und geht im Normalfall über sieben Runden. Eine Runde dauert zwischen 60 und 90 Minuten, je nachdem wie lang die Rückholzeit ist. In jeder Runde ist eine Maximalflugzeit zu erreichen, wobei diese meist drei Minuten beträgt. In den ersten zwei Runden kann sie um jeweils eine Minute verlängert werden. Sollte nach Ende der sieben Runden Punktegleichheit herrschen, werden Stechrunden durchgeführt, bei denen die Zeiten immer um zwei Minuten erhöht werden. Da die Modelle aus ihrer reinen Leistung diese Zeiten nicht immer erreichen, ist es wichtig, während des Tages gute Luft, also Thermik, zu finden und in diese zu starten. Bei den Stechrunden, die meist abends oder morgens früh geflogen werden, herrschen "tote Luft"-Bedingungen. Hier geht es dann nur um die reine Leistung, sodass der mit der besten Trimmung gewinnt.
Die Einstellung der Flugbahn erfolgt vor dem Start über einen elektronischen Zeitschalter, der Servos ansteuert, die (Motor), Höhe- und Seitenruder steuern. Man kontrolliert also nur den Start und lässt das Modell dann frei fliegen. Hierbei gibt es verschiedene Startarten. Während in F1A mit einer Schnur gestartet wird, sind die anderen drei Klassen Motorklassen. In F1B wird mit Gummi, in F1C mit Verbrennungsmotor und in F1Q mit Elektromotor gestartet.
Geflogen wird sowohl national als auch international. National gibt es als große Wettbewerbe die Deutsche Meisterschaft, sowie die Deutsche Jugendmeisterschaft. Ansonsten wird der Deutschland Cup bundesländerübergreifend durchgeführt. Die DMM, sowie die DJM werden in Manching auf dem Fallschirmgelände der Bundeswehr veranstaltet, normalerweise immer im September. Neben diesen beiden Wettbewerben gibt es dort auch die Rangliste, die definiert, welche Piloten zur Welt- und Europameisterschaft fahren dürfen. Hier sind es immer die drei Besten pro Kategorie. Die Welt- und Europameisterschaft findet jährlich im Wechsel statt. Bei der letzten Weltmeisterschaft 2019 in den USA waren knapp 40 Nationen beteiligt. Die nächste Weltmeisterschaft findet coronabedingt erst 2023 in Frankreich statt.
Neben diesen Meisterschaften gibt es einen mit über 30 Wettbewerben in aller Welt ausgetragenen World Cup Wettbewerb. Hierbei zählen die besten fünf Wettbewerbe. Große Wettbewerbe geben Extrapunkte. Die Weltrangliste findet man unter diesem Link.
Siegerehrung WM 2019 in der Klasse F1B - Andreas Gey (GER, 2.), Mickael Rigault (FRA, 1.), Marian Popescou (ROU, 3.)
Thermiksuche
Schleppen
In F1A gibt es das sogenannte Schleppen. Hierbei zieht der Pilot das Modell an der Schnur in den Himmel und lässt es kreisen. Sobald die Kreisbewegung erkennen lässt, dass es in guter Luft ist, entscheidet sich der Pilot zu starten. Hierfür beschleunigt er das Modell bis zu 140 km/h und lässt es senkrecht in den Himmel steigen. Nach einigen Steigsekunden erfolgt dann ein gesteuerter Übergang aus dem Steig- in den Horizontalflug und das Modell geht in den Gleitflug über. Dabei werden Höhen um die 120 Meter (bei 50 Meter Schnurlänge!) erreicht.
Per Findahl im Schlepp mit seinem Modell über seinem Kopf (Foto Oskar Findahl)
Thermiksensoren
Typischer Startstellenaufbau - Fernglas Tripod und Stangen für Streamerband und Thermiksensor (Foto Ramiro Gonzales)
Bei den Motorklassen kann die Thermik nicht so einfach sichtbar gemacht werden wie in F1A. Deshalb bedient man sich einiger Hilfsmittel, um abschätzen zu können, wann der ideale Startzeitpunkt erreicht ist. Wichtig ist hierbei zu beobachten, was um die Startstelle herum passiert. Dies ist auch einer der Reize dieser Sportart.
Wichtige Indikatoren können sein:
- Vögel,
- Modelle in der Luft,
- Steigende Steamer-Bänder: Dabei kommen alte VHS-Bänder zum Einsatz, die sehr leicht mit der Luft mitgehen.
- Zu- oder abnehmender Wind,
- steigende oder fallende Temperatur.
Um die beiden letzten Punkte messtechnisch zu erfassen, wurden im Laufe der Jahre verschiedene "Thermikmaschinen" gebaut. Diese zeigten früher analog über Servos, die über ein Blatt bewegten, heute digital in Apps den Graphenverlauf der Messpunkte auf.
Dabei ist das Standardsetting ein Wind- und ein Temperatursensor. Es gibt aber auch Piloten, die mehrere Sensoren verwenden, um das Feld vor ihnen noch besser einschätzen zu können. In der Theorie ist es so, dass ein guter Moment dann entsteht, wenn die Temperatur erst konstant steigt, anschließend sprunghaft abfällt und sich gleichzeitig der Wind erhöht. Allerdings kann es auch schlecht laufen, wenn man sich nur darauf verlässt und die anderen Kriterien vernachlässigt.
Wind (oben) und Temperaturverlauf über die Zeit. Gute Startzeitpunkte sind eingekreist. Wind steigt schlagartig an, Temperatur fällt deutlich ab.
Modellbau
Leistungsdichte und Qualität der Modelle an der Spitze sind sehr hoch. Viele Freiflieger sind zum Kaufen übergangen, entweder von kompletten Modellen oder von Teilen, aus denen dann die Modelle gebaut werden. Früher gab es eine Erbauerregel, seit deren Wegfall gibt es vor allem aus der Ukraine und Russland viele Angebot im Bereich von 1500 € bis 4500 € pro Modell (variierend nach Klasse). Natürlich ist Kaufen nicht alles. Die Modelle müssen noch auf den jeweiligen Käufer eingestellt und eingeflogen werden.
Es gibt aber einige Freiflieger, die weiterhin viel selbst bauen. Hierbei ist ein sehr hohes Niveau festzustellen. Der Bau findet heutzutage unter Einsatz von CAD, 3D-Druckern, Laser-Cuttern, Fräsen und Drehmaschinen statt. Ich bin der festen Überzeugung, dass man von der RC-Welt an dieser Stelle noch sehr viel lernen kann.
Gefräste Höhenleitwerksform
F1A - Teil 1
Pilot und Starthelfer vor dem Start, 50 Meter voneinander entfernt.
1. Vorstellung der Klasse - Regeln
Die Segelflugklasse F1A ist eine sehr alte Klasse im Modellflugsport. Sie gehört zur Kategorie "Freiflugmodelle", das bedeutet, dass die Modelle nach dem Start vom Piloten nicht mehr aktiv gesteuert werden dürfen, sondern sie müssen einen „freien“ Flug absolvieren.
Weltmeisterschaften werden seit 1951 ausgetragen. Den Weltcup gibt es seit 1987. Aber die Anfänge der früher A2 genannten Klasse reichen noch weiter in die Vergangenheit. Interessanterweise haben sich in all' den Jahren die Regeln praktisch nicht geändert.
F1A-Modelle müssen seit je her einen Flächeninhalt (von Tragfläche und Höhenleitwerk zusammen) zwischen 32 dm² und 34 dm² haben und das Mindestgewicht beträgt 410 g.
Gestartet werden die Modelle mit einer Leinenlänge von maximal 50 Metern. Nur für diese Startleine gab es einmal eine Regeländerung. Früher wurden die Segler mit sehr dehnbaren Schnüren gestartet, die 50 Meter durften bei einer Zugbelastung von 2 kg nicht überschritten werden. Im Laufe der technischen Entwicklung der Klasse F1A wurden die Modelle belastbarer und mit festeren Leinen dynamischer und damit höher gestartet. So wurde vor einigen Jahren die Zugbelastung der Leinenprüfung auf 5 kg erhöht.
Das Wettbewerbsziel in der Klasse F1A besteht darin, in mehreren Durchgängen die von den Regeln und dem Wettbewerbsleiter vorgegebene Flugzeit zu erreichen. Diese beträgt normalerweise 180 s oder 240 s. Dabei versucht der Pilot, sein Modell möglichst hoch und, wenn möglich, in aufsteigender Luft, Thermik genannt, zu starten. Wenn mehrere Sportler in allen Runden das „Max“ geflogen haben, werden bis zur Entscheidung Stechen angesetzt, bei denen die geforderten Flugzeiten weiter erhöht werden.
In den Anfangsjahren wurden F1A-Modelle aus Holz gebaut, mechanisch gesteuert und waren mit einfachen Haken ausgerüstet. Im optimalen Fall wurden so Starthöhen um 50 m erreicht.
Anfang der 1970er Jahre wurde der Kreisschlepphaken erfunden. Damit war es möglich, das Modell länger an der Leine zu schleppen, um „gute Luft“ zu finden. Mit den Kreisschlepphaken waren auch Schleuderstarts bis auf etwa 55 m Abflughöhe zu erreichen.
In den 1980er Jahren haben sich zunehmend moderne Werkstoffe wie Kohlefasern und auch elektronische Steuerungen durchgesetzt. Unter diesen Voraussetzungen hat sich eine neue Starttechnik entwickelt, "Buntstart" genannt. Dabei wird das Modell an der Leine maximal beschleunigt und steigt nach dem Ausklinken zunächst senkrecht in den Himmel. Zum Ende des Steigflugs geht das Modell mit einer Nachdrückbewegung in den Gleitflug über. So konnten Starthöhen bis zu 80 m erzielt werden.
Ein weiterer Entwicklungsschub setzte ab 2008 ein. Die Entwicklung der Tragflächenprofile machte große Fortschritte. LDA- und Flapper-Profile mit deutlich weniger Luftwiderstand ermöglichten nun sogar Starthöhen von über 100 m.
Inzwischen werden Modelle benutzt, die moderne Profile, Werkstoffe und Steuerungen miteinander kombinieren. Zusammen mit einer weiter verbesserten Starttechnik werden derzeit Ausklinkhöhen in guter Thermik von über 120 m geschafft. Damit haben es Piloten von heute eigentlich einfacher, die geforderten Flugzeiten zu erzielen. Aber dafür müssen sie eine wesentlich komplexere Technik beherrschen und der Trainingsaufwand ist immens.
Der Starthelfer gibt das Modell frei.
F1A-Segelflugmodelle sind die sportlichste Klasse der Freiflugmodelle. Innerhalb eines Durchgangs, der rund 60 Minuten dauert, kann der Pilot den Startzeitpunkt selbst auswählen. Mit dem Modell an der Leine gilt es, Thermik aufzuspüren. Diese Phase des Kreisschlepps dauert oft viele Minuten. Dazu braucht der Sportler eine hohe Beweglichkeit und Kondition für den Geländelauf. Hinzu kommt das Feingefühl, um aufsteigende Luftströme zu erkennen.
Schleppen des Modells und Aufspüren von Thermik.
Außerdem sind Sprinterqualitäten gefragt, um das Modell auf Überfahrt zu beschleunigen, damit es nach dem Ausklinken noch weiter Höhe gewinnen kann.
Nach dem Start fliegen die Modelle ihre Kreise im Gleitflug und werden dabei durch den Wind von der Startstelle abgetrieben, teilweise mehrere Kilometer weit. Daher sind das Auffinden und Zurückholen nicht nur wesentliche, sondern auch sportliche Aspekte des Freifluges. Zur Vereinfachung der Aufgabe sind moderne Modelle mit Suchsendern oder sogar mit GPS-Sendern ausgerüstet.
Die körperliche Fitness ist für diese Klassen damit eine nicht zu unterschätzende Komponente. Wenn man jedoch auf seinen Körper achtet und diesen fit hält, ist ein erfolgreiches F1A-Fliegen vom Schüleralter bis weit ins hohe Rentneralter durchaus möglich.
2. Die verschiedenen Flugphasen
Aufgeteilt werden die Flugphasen in die des Kreisschlepps und die des freien Flugs. Während des Kreisschlepps wird der Wechsel zwischen Geradeausschlepp und der Kreiskurve über einen Starthaken gesteuert. Dieses mechanische Element hat vier Stellungen, die über den Leinenzug ausgelöst werden. Durch Zug an der Schnur bewegt sich der Haken in die vordere Position. Lässt der Zug nach, geht der Haken in die hintere Position. Die Hakensperre ist zu Beginn geschlossen. Wird der Zug am Haken größer als eine vorab eingestellte Kraft zwischen 6 kg und 12 kg, öffnet sich diese.
| Haken | Hakensperre | Phase | Nr |
| Vorne | Geschlossen | Modellfreigabe Geradeausschlepp | 1 2 |
| Hinten | Geschlossen | Kurvenschlepp | 3 |
| Vorne | Offen | Beschleunigung | 4 |
| Hinten | Offen | 5 folgend |
Um das Modell zu starten, muss der Pilot das Modell aus dem Kreisschlepp heraus beschleunigen. Dazu und für den gesamten Schlepp, ist eine gute Kondition des Piloten erforderlich. Beim Beschleunigen erreicht das Modell Geschwindigkeiten bis zu 140 km/h.
Modell in voller Beschleunigung kurz vor dem Ausklinken des Schleppseils. Auch ein moderner Karbonflügel biegt sich unter der enormen Belastung.
Nach der Freigabe der Schnur (5) beginnt der freie Flug. Dieser wird über Höhen- und Seitenruder gesteuert. Zuerst wird das Modell senkrechte aufgerichtet (6) und steigt anschließend für ein bis zwei Sekunden nach oben (7). Am Ende der Steigphase kommt das Nachdrücken (8), hierbei wird das Modell in die Geitflugposition gesteuert und fliegt ab da in dieser (9). Ist die Maximalflugzeiterreicht, klappt das Höhenleitwerk in einem 40° Winkel nach oben und die Thermikbremse (10) wird ausgelöst.
Typischer Höhengraph eines F1A Modells (konventionelles Profil), in der die einzelnen Flugphasen gut sichtbar werden.
Startvorgang
Der mit Abstand am wichtigste Teil des Kreisschlepps ist der Startvorgang. Hier entscheidet sich ein wesentlicher Teil des anschließenden Fluges. Das Modell muss perfekt ausgerichtet sein und das für den Beginn der Beschleunigung muss stimmen. Ziel ist es, das Modell aus der Kurve heraus, leicht hängend, zu beschleunigen und bei einem Leinenwinkel zwischen 60° und 80° aus der Schnur zu lassen.
Modell kommt mit der Bremse (=hochgeklapptes Höhenleitwerk) zurück zum Boden.
Modelltechnik
Die Technik in der Klasse hat sich in den letzten 15 Jahren rasant entwickelt. Bis Mitte der 2000er konnte man unter einem Standardmodell ein Modell mit Rippenflügel verstehen, dass über einen Kreisschlepphaken verfügte. Die Profile waren auf besonders gutes Gleiten ausgelegt. Die Abflughöhen lagen zwischen 65 m und 75 m bei der erwähnten Schnurlänge von 50 m. Mittlerweile wurde gerade in der Profiltechnik viel ausprobiert und erprobt. Es kommen spezielle Profile zum Einsatz, die zwar Abschläge im Gleiten in Kauf nehmen, dafür aber viel höhere Abflughöhen erzielen. Starthöhen von 90 m bis 110 m sind keine Seltenheit. Eine weitere Entwicklung stellt der Einsatz der sogenannten Flapper dar. Diese Tragflächen, gebaut aus einem Vollkohleflügel, haben eine variable Endfahne, die während des Starts so eingestellt wird, dass der Widerstand verringert wird, um so noch höher zu kommen. Sie erreichen damit Höhen zwischen 110 m und 130 m.
3. Die Steuerung
Es gibt elektronische und mechanische Zeitschalter, die jeweils über den Haken aktiviert werden.
Typischer F1A-Rumpfkopf, Akku (1), Zeitschalter (2), Antenne für Funkbremse (3), Höhenruderservo (4), Seitenruderservo (5), Haken (6), Servo Flächensteuerung (7), LED-Flashlight (8)
Über einen elektronischen Zeitschalter werden Servos angesteuert, die das Höhen- und Seitenruder, sowie den Flügel und die Hakensperre lenken. Die Steuerung des Höhenruders erfolgt über einen Buntroller oder eine Art Zange. Diese haken in einen Stahlstift in das Höhenleitwerk (HLW) ein und über die Servobewegung wird das HLW gezogen oder gedrückt. Das Seitenruder wird über einen Seilzug bewegt, der je nach Servoausschlag mehr oder weniger Ruderausschlag bewirkt. Der Flügelversteller verändert die Anstellung der beiden Flächen zu einander. Ein in der Tragfläche montierter Stahlpin greift in eine Schnecke, die im Rumpf von einem Servo verdreht wird und somit die Position der Tragflächen verstellt.
Hochgeklapptes Höhenruder mit Buntroller. Im Ausschnitt des Höhenleitwerks ist der Stahlstift sichtbar. Ebenso zu erkennen ist der Seitenruderseilzug, der das Ruder steuert.
Zwei Arten der Ansteuermechanik: Buntroller, links – Zange, rechts.
Flächenverstellung mit ausgebauter Schnecke. Man erkennt die Befestigungspunkte für das Servo, sowie die eingefräste Bahn, der der Flügel folgt.
Seitenruderzug an einem Modell mit Zange. Die gelbe Schnur dient dazu, dass das Höhenleitwerk auf den definierten Anschlag von circa 40° klappt, wenn die Bremse kommt.
Die zweite Alternative ist ein mechanischer Zeitschalter. Dieser wird mittels einer Feder erst aufgezogen und läuft dann ab. Während dieses Ablaufs werden verschiedene Funktionen ausgelöst. Mittlerweile kommen aber vor allem elektronische Zeitschalter zum Einsatz. Diese bieten einen wesentlichen Vorteil. Man kann sie mit einer elektronischen Funkbremse ausstatten. So ist es möglich, in einer brenzligen Situation das Modell über Funk zu bremsen, also die Thermikbremse auszulösen.
Weitere Vorteile sind integrierter Höhenmesser, Ansteuerung von GPS und LED-Flashlights zur besseren Modellsichtbarkeit.
Die Phasen beim Start sind die gleichen. Allerdings gibt es beim mechanischen Modell nur eine fest definierte Position Beim elektronischen Modell können dagegen theoretisch beliebig viele Positionen angefahren werden.
Die beschriebenen Servos werden entweder über eine App oder ein Programmiergerät programmiert. Im unten gezeigten Beispiel sind das Stab = Höhenruder, RUD = Seitenruder, WW = Flächenversteller, sls = Haken und 4 = nicht belegt
Anhand des Höhengraphen sieht man deutlich, wie die einzelnen Steuerungsphasen den Steigflug beeinflussen. Zu Beginn des Starts wird das Höhenleitwerk gezogen, um das Modell aufzurichten. Nach 0,17 s wird das Modell angedrückt und in eine stabile Flugphase gebracht. Nach 1,6 s wird maximal nachgedrückt, um sich nach 2,8 s in eine dem Gleitflug sehr nahen Stellung zu bewegen. Nach 6,1 s wird die endgültige Gleitflugphase angesteuert.
Höhengraph in Verknüpfung mit Flugprogramm.
Links oben: Zeitschalter, Mitte: Haken, Rechts: Flächenversteller – Links unten: Seitenruder, rechts unten: Rumpfendrohr mit Höhenruder.
Geradeaus-/ Kreisschlepp und Beschleunigung: Alle Seile eingehängt, Buntschnur (1), Gleitflugschraube (2) und „Renterschraube“ (3) in Startposition. Das Höhenleitwerk ist im Vergleich zum Gleitflug leicht gezogen.
Das Nachdrücken: Das Buntseil zieht das Höhenruder nach unten, die Rentnerschraube ist weggeklappt, da der Zeitschalter diese ausgelöst hat.
Der Gleitflug: Das Buntseil wird vom Timer ausgelöst, wodurch sich das Höhenleitwerk zur Gleitflugschraube bewegt – der Gleitflug beginnt.
Thermikbremse: Wird auch das letzte Seil, das der Gleitflugschraube ausgelöst, klappt das Höhenleitwerk in die Bremsstellung und das Modell kommt zum Boden herunter.
Zuletzt bearbeitet von einem Moderator:
... im Ernst, ich hatte seinerzeit aus der Not (ich war wirklich nie ein guter Modellbauer, schmale, leichte Heckausleger waren mir ein Graus) eine Tugend gemacht und einfach ein leichtes Alurohr als Leitwerkträger genutzt. Kreisschlepphaken waren damals der neueste geile Scheiß. Aber zieh mal einen F1A allein und ohne Helfer hoch, DAS war damals unsere "hohe Kunst".
