Erfahrungen bei Ausbau und Flugerprobung
von Reinhard Morawietz.
von Reinhard Morawietz.
Durch Zufall erfuhr ich von Kollegen, dass NAN-Models sein bewährtes Segelflugmodell Shadow schon vor einiger Zeit als Shadow 2 für Elektroantrieb weiterentwickelt hatte. Mit einer Spannweite von 365 cm und mit der sehr vernünftigen Rumpflänge von 175 cm schien mir der Shadow 2 mehr in Richtung Allroundeigenschaft ausgelegt zu sein.
Mit dem Profil von Norbert Habe HN 507M1 (mit erweitertem Geschwindigkeitsbereich) passt der Shadow 2 gut zu meinen Vorstellungen, zumal ich in dieser Größenklasse kein extrem leichtes Modell suchte. Dafür gibt es genügend Alternativen von NAN-Models und anderen Herstellern.
Die NAN-Modelle aus Bulgarien sind in Deutschland über www.cumulusmodellbau.de von Rudi Nahm aus München erhältlich. Unter Berücksichtigung der hohen Qualität des gelieferten Produktes ist das Rohbaumodell Shadow 2 dort für einen moderaten Preis von 1.375 € lieferbar, zuzüglich der jeweiligen Kosten für Verpackung und Versand.
Als Nicht-Wettbewerbsflieger verzichte ich für meine Zwecke gerne auf die bei Sonneneinstrahlung hitzeempfindlichen schwarzen Oberseiten von CfK-Tragflächen. Deshalb hat es mir das aktuelle weiß-rote S-Design des Shadow 2 auf den im Bild gezeigten Tragflächen angetan, das bei cumulusmodellbau.de auch in weiß-blau vorrätig ist. Die Unterseiten sind CfK-schwarz mit weißen oder roten, bei meinem Shadow 2 mit neongrünen Blockapplikationen. Da das Profil identisch ist, passen als Ersatz auch die etwas kürzeren Außenflügel des Xperience Pro von NAN-Models an das Shadow 2-Mittelteil, so dass das Modell alternativ auch mit 333 cm Spannweite geflogen werden kann.
Das serienmäßig einfarbige HLW (oben weiß, unten schwarz) sowie das einfarbig rote SLW habe ich mit farblich passenden Orastick-Streifen individualisiert.
Schon beim ersten Betrachten und Anfassen der Modellkomponenten des Shadow 2 wird deutlich, welchen Entwicklungsschub die Herstellung von Flugmodellen aus Kohlefaserverbundwerkstoffen genommen hat. Dünnere CFK-Gewebe und Verarbeitungstechniken, die mit weniger Epoxidharz auskommen, sorgen für hohe Festigkeit und leichtere Bauteile. Im Vergleich zu meinem älteren Xperience Pro von NAN-Models (noch mit Pendel-HLW) besteht die Tragflächenschale des Shadow 2 nicht mehr aus einem GFK/CFK-Sandwich mit Herex-Kern. Sowohl die Ober- wie auch die Unterschale bestehen aus CFK-Gelegen, die über und unter dem CFK-Holm zu Laminaten verarbeitet werden. Dies ergibt erstaunlich leichte und trotzdem grifffeste sowie torsionsstabile Tragflächenteile. Die dreiteilige Tragfläche mit Querrudern und Wölbklappen wiegt leer nur 995 g, die beiden Verbinder 22 g, der leere Rumpf nur 201 g. Auch die sehr leichten Steuerkomponenten des Modells, das gedämpfte HLW (83 cm Spannweite!) mit nur 54 g, das SLW mit nur 33 g, begünstigen trotz des langen Hebelarms des Rumpfes eine optimale Gewichtsverteilung bei der späteren Schwerpunkteinstellung.
Rumpf und Leitwerke
Das HLW des Shadow 2 ist vor dem SLW auf einem Pylon des Rumpfs positioniert; die Dämpfungsfläche des HLWs ragt bis in den SLW-Bereich. Die nach meinem Empfinden mit nur 10 mm Breite und damit sehr schmale Auflagefläche des Pylons für das HLW habe ich mit aufgeklebtem dünnem GFK-Laminat auf 27 mm verbreitert und darunter seitlich verjüngend zum Pylon mit angedicktem Glasfasergemisch aufgefüttert. Wer mit dem Shadow 2 ausschließlich sanft in der Thermik fliegen will, kann sich diesen Aufwand allerdings sparen. Praktisch ist die Anlenkung des Höhenruders: Am Ende des im Bowdenzugrohr geführten CFK-Stabes ist ein abgewinkelter Stahldraht angeklebt, der bei der Montage des HR einfach in das GFK-Ruderhorn eingeführt wird (siehe Foto unten).
Das gleiche gilt für das abnehmbare SLW-Blatt, das mit einem CFK-Vierkant in das Rumpfende gesteckt wird. In die Wurzelrippe des SLW-Blattes habe ich einen CFK-Torsionsstift eingeklebt, um ein mögliches Seitenruderflattern bei etwas höheren Geschwindigkeiten zu verhindern. Für die Anlenkungen im Heck sind somit keine Gabelköpfe erforderlich. Ich demontiere das SLW-Blatt allerdings nur, wenn das Modell in den Urlaub mitgenommen wird. Das SLW-Blatt ist auf dem Foto angehoben, um den Torsionsstift sichtbar zu machen; es passt normalerweise spaltfrei auf das Rumpfende.
Der Shadow 2 wird mit einer bereits abgeschnittenen Rumpfnase und einem dazu exakt passenden Motorspant Ø 30 mm geliefert. Dieser besitzt einen winzigen Anschlagsrand und vereinfacht damit sehr das verzugsfreie Einkleben des Motorspants in den Rumpf. Zum Lieferumfang gehören auch Kleinteile für die klassische Überkreuz-Anlenkung von QR und WK (Ösenschrauben, Schubstangen und Gabelköpfe sowie ein 9-poliger Sub-D-Verbinder).
Aus verschiedenen Gründen, auch wegen eines bereits vorhandenen Ø 32 mm Spinners, habe ich jedoch einen Ø 32 mm Motorspant in meinem Shadow 2 eingeklebt. Dazu musste der CFK-Rumpf vorne für die Aufnahme schrittweise nur um insgesamt etwa 10 mm gekürzt werden, bis der größere Spant mit dem probeweise angeschraubten Motor sauber ausgerichtet hineinpasste. Der etwas größere Spant sollte nämlich später die Montage eines Hallsensors für die Propellerpositionierung erleichtern. Vor der "Anprobe" dafür habe ich das folgende Bild gemacht (schon mit Hallsensor):
Der Bau des Modells erfordert schon einiges an Erfahrung im Bau von Hightech-Flugmodellen. Denn es muss gut überlegt sein, wie die RC-Komponenten in dem engen Rumpf untergebracht werden können. So musste der Empfänger später im Rumpf bis kurz vor die Flächenauflage geschoben werden. Die Servokabel zu den Servokanälen für QR und WK sind am Unterteil des 9-poligen SUB-D-Verbinders (bezogen auf den Stecker ist es dessen Buchse) je nach gewünschter bzw. erprobter Kodierung anzulöten, und zwar spiegelbildlich passend zum Gegenstück des SUB-D-Verbinders im Mittelteil der Tragfläche. Wenn keine Servos mit BUS-Technik verwendet werden, müssen für drei Servos je zwei Plus- und zwei Minusleitungen an je einen Plus- und Minus-Pin des Verbinders angelötet werden, da für 4 x 3 =12 Leitungen nur 9 Pins zur Verfügung stehen. Für diese Arbeit empfehle ich ausreichend lange Kabel, die sich später gut unter der Flächenauflage durchziehen lassen. Das Steckerteil eines 15-poligen SUB-D-Verbinders gleicher Größe (aber leider etwas größerer Bauhöhe) passt wegen der Bauhöhe nicht in die dafür vorgesehene Aussparung im Mittelteil der Tragfläche.
Alle Kabel des Reglers (YGE 65 LVT), der sich unter dem HR- und SR-Servobrett befindet, einschließlich der Telemetrie, werden auf die richtige Länge gekürzt. Das selbst herzustellende Servobrett muss so angepasst werden, dass darunter Platz für den Regler bleibt. Es sollte aber auch tief genug sitzen, damit die von mir verwendeten 11 mm breiten HR- und SR-Servos (KST CM 509) liegend darauf Platz finden. Außerdem muss das Servobrettchen abnehmbar sein, da sonst der Motor nicht mehr entfernt werden kann.
Mit dem Vario, dem winzigen Propellerpositionierungsmodul, dem Zepsus-Magnetschalter und dem abgespeckten GPS-Sesnor (auf dem Lipo liegend) bleibt noch Platz für den 3S Antriebs-Lipo mit 1.800 mAh Kapazität. Der 2S LiIon RC-Akku (3.500 mAh) befindet sich unter der Tragflächenauflage und muss als erstes dort platziert werden. Das BEC des Reglers habe ich als Backup für den RC-Strom programmiert. Mit der Propellerpositionierung landet mein Shadow 2 auch nicht mehr ungewollt auf einem der empfindlichen CFK-Prop-Blätter. Der GPS-Sensor hilft bei uns am Platz, das Überfliegen eines bestimmten Geländebereiches zu vermeiden. Wenn vorhanden, könnte alternativ sogar ein Variosensor und ein GPS-Sensor als Multisensor (von SM-Modellbau) zusammengefasst, dann sogar mit Logfunktion (GPS-Logger 2 oder 3), auch im Shadow 2 mitfliegen.
Die 2,4 GHz-Antennen müssen aus dem mit RC-Equipment vollgepackten CFK-Rumpf herausgeführt werden. Ich habe mich für die im Bild gezeigten Positionen entschieden. Im Schrumpfschlauch geschützt werden die 3 cm langen Antennenenden nach oben und unten herausgeführt und gewährleisten unterschiedliche Empfangspolarisationen. Die obere Antenne kann für den Transport des Modells im Rumpf versenkt werden.
Tragflächenausbau
In die Tragflächen des Shadow 2 sind, wie bei einem sogenannten 4-Klappen-Modell üblich, die geeigneten Servos für die QR- und WK-Funktionen einzubauen. Außerdem sind die Kabelverbindungen zu den vier Servos (zwei für QR und zwei für WK) herzustellen. An das Oberteil des 9-poligen SUB-D-Verbinders (bezogen auf den Verbinder ist es dessen Stecker) sind die Verlängerungen zu den Servokabeln anzulöten, und zwar spiegelbildlich zu der bereits für das Gegenstück des SUB-D-Verbinders im Rumpf gewählten Kodierung. Da das Profil der Tragfläche an dieser Stelle des Mittelteils relativ dünn ist, müssen die Servokabel genau rechtwinklig zu den Pins des SUB-D-Verbinders angelötet werden, damit dieser in die Aussparung der Tragfläche passt, ohne die dünne Oberschale der Tragfläche hochzudrücken oder gar zu beschädigen. Diese Vorsichtsmaßnahme empfehle ich grundsätzlich bei der Herstellung solcher Steckverbindungen.
Als nächstes habe ich die Wölbklappenservos im Mittelteil der Tragfläche eingebaut. Die WK sind unten angelenkt. Da in den dafür vorgesehenen Servoschächten an der Flügelunterseite genügend Bauhöhe vorhanden ist, können 13 mm dicke Servos verwendet werden. Wegen bester Erfahrungen in einem anderen Modell habe ich die 13 mm Hitec-Servos MD89MD eingebaut. Sie haben statt eines Potentiometers einen verschleißfreien Magnetic Encoder für höchste Rückstellgenauigkeit, ein kugelgelagertes, sehr robustes Metallgetriebe und sind bis 8,4 V HV-fähig.
Geeignete Servorahmen aus Kunststoff gibt es beispielsweise von www.servorahmen.de. Um die maximale Stellkraft der Servos von bis zu 8,5 kg/cm sicher in die ungewohnt dünne CFK-Flächenschale einleiten zu können, hielt ich eine Verstärkung der Oberschale in diesem Bereich für erforderlich. Dazu wurden jeweils zwei Streifen Glasfasergewebe 80g/m², etwas breiter als der Servoschacht, vom Holm bis zum hinteren Steg auf die Innenseiten der Flächenschalen auflaminiert. Darauf wurden nass in nass, sauber ausgerichtet zu den Ruderhebeln der WK, die Servorahmen mit den angeschraubten Servos geklebt (in Klarsichtfolie trennbar). Für solche Nachlaminierungen und zum Einkleben verwende ich den Klebstoff Loctite 3421 oder gleichwertige Epoxidkleber (Elantas ADH 46.46), die auf ausgehärteten GFK/CFK-Oberflächen hervorragend und dauerhaft haften und bei Bedarf gut mit Glasfasermehl eingedickt werden können.
Auf dem Bild gut zu erkennen ist auch eines der passenden Servo-Gegenlager von www.rcsolutions.ch, die im deutschen Handel erhältlich sind. Ich verwende sie gerne, da sie wenig Platz benötigen und auch nachträglich eingeklebt werden können. Gerade bei den Servos für die Wölbklappen ist es wichtig, die Servoachsen mit Gegenlagern vor Schäden durch Überlastung zu schützen. Die Gegenlager habe ich nach dem Aushärten der Servorahmenverklebungen eingeklebt. Die beiliegenden Servoabdeckungen für die Servos in den Tragflächen sind transparent und daher leicht anzupassen.
Als Ruderhörner für QR und WK sind beim Schadow 2 die mitgelieferten Augenschrauben aus Messing vorgesehen, die lediglich in die dafür vom Hersteller eingeharzten Gewindeeinsätze eingeschraubt und gesichert werden müssen.
Im Mittelteil sind die Aussparungen in den Stegen vor der Scharnierlinie zur Durchführung der Anlenkstange profilbedingt in der Höhe begrenzt. Bei meiner Einbausituation stießen hier bei vollem Servoweg gerade Servostangen an und begrenzten den Servoweg. Um jedoch bei vollem Servoweg den maximal möglichen WK-Butterflyausschlag (ca. 85°) zu erreichen, musste ich die 2,5 mm Gewindestange nur minimal nach oben biegen.
Größte Vorsicht ist bei der Herstellung der Durchbrüche in der oberen Flächenschale geboten, durch die die Gabelköpfe sowohl für die WK als auch für die QR geführt werden müssen. Das sehr feinfaserige, diagonal verarbeitete CFK-Material der Schale ist sehr hart und neigt, einmal angeschnitten, leicht zum Splittern. Selbst mein feiner Dremel-Fräskopf erwies sich als ungeeignet. Am saubersten, wenn auch etwas mühsam, gelang es mir, mit einer feinen Feile Schritt für Schritt auszuprobieren, ob die Länge ausreicht.
Passend zu den Außenflächen sind jeweils in den äußeren Rippen die kleinen Durchbrüche zum Einkleben der Buchsen und Stecker für die Servokabelverbindungen zu den QR-Servos vorbereitet (bis auf minimale Ausfütterungen). Die gelben dreipoligen Steckverbinder MR 30 sind dafür in der kleinen Bauform völlig ausreichend.
Die Servoschächte in den Außenflächen sind für die heute üblichen 10 mm Flächenservos großzügig dimensioniert. Ich habe mich für die KST X10 V8 HV Servos entschieden, für die ich sogar die passenden Kunststoffrahmen von www.servorahmen.de vorrätig hatte. Da auch die GFK-Schale der Außenflächen recht dünn ist, habe ich diese Schale im Bereich der Servoschächte für die QR-Servos, wie schon bei den Wölbklappenservos beschrieben, mit einlaminiertem Glasfasergewebe vom Holm bis zum hinteren Steg verstärkt. Darauf wurden dann die Servorahmen wie bei den WK eingeklebt. Nach dieser Arbeit war das Anfertigen der kleinen Ausschnitte zur Durchführung der Gabelköpfe zu den Augenschrauben der QR (diese müssen etwas gekürzt werden) ebenso knifflig wie bei den Wölbklappen. Zum Schluss wurden die dreipoligen MR 30 Stecker mit den Kabeln zu den QR-Servos passend zu den Buchsen im Mittelteil in die Wurzelrippen der Außenflächen eingeklebt.
Motorisierung
Für die Motorisierung von Segelflugmodellen mit schmalen Rümpfen gibt es inzwischen zahlreiche Antriebsvarianten und genügend Empfehlungen. Wegen des besonders schmalen Rumpfes vorne ist ein Innenläufer mit Getriebe vorteilhaft und fast zwingend. Der auch dahinter nicht viel breitere Rumpf erlaubt ohnehin maximal 3S Lipo-Akkus. Nach meinen guten Erfahrungen mit Antrieben aus dem Programm von Reisenauer war der Brushless Innenläufer Tenshock EDF 1515-15T-3770KV mit Micro Edition 5:1NL-Getriebe für meinen Shadow 2 die erste Wahl. Mit den feinen 15x8" GM CFK-Blättern auf einem 31 mm RS-Mittelteil nimmt der Antrieb bei 12 V mit 6950 U/min, 44 A rund 530 W auf und garantiert einen sehr zügigen Aufstieg. Selbst an Tagen, an denen ohne Thermik hauptsächlich Gleiten angesagt war, verbrauchte ich bei einer Flugzeit von etwa 30 Minuten mit nur kurzen Motorlaufsequenzen kaum mehr als 900 mAh der Akkukapazität.
Die Programmierung der Propellerpositionierung bei Verwendung eines YGE LVT-Reglers habe ich bei
hier beschrieben.Flugerfahrung und Fazit
Beim Einfliegen des Modells habe ich mich auf die vom Hersteller empfohlenen Einstellungen für QR, WK mit Butterfly, HR und SR verlassen und auch den Schwerpunkt wie empfohlen eingestellt. Die Ruderausschläge sind als Ausgangswerte für die Flugphasen des Modells korrekt, ich musste sie nur geringfügig an meinen Flugstil anpassen. Mit dem 3S 1.800 mAh-Lipo (rückblickend hätten weniger mAh und Gewicht auch gereicht) sowie dem 2S LiIon RC-Akku (unter der Tragflächenauflage) kommt mein Shadow 2 zwar auf ungefähr 2.260 g Abfluggewicht, kann aber immer noch kleinste Thermikblasen ausnutzen und trotzdem bei Bedarf schön beschleunigen, um auch mal "Strecke zu machen". Die von mir bevorzugte und mit dem Gewicht mögliche Agilität des Modells ließ sich allerdings nicht durch eine einfache Schwerpunktverlagerung nach hinten erreichen. Ich versuchte es erfolglos mit einer Schwerpunktverlagerung, versuchsweise sogar bis hinter die NAN-Empfehlung. Erst nachdem ich die EWD schrittweise auf jetzt 0,7° reduziert und den Schwerpunkt wieder in den von NAN-Models empfohlenen Bereich verlagert habe, fliegt der Shadow 2 so, wie ich es mir vorstelle. Die Festigkeit habe ich zuletzt aus Spaß bis 120 km/h getestet, wofür das Modell aber sicher nicht ausgelegt ist. Aber es ist gut zu wissen, dass das Modell Festigkeitsreserven hat, falls sich der Pilot bei Thermik und in großer Flughöhe mal bei der Beurteilung der Geschwindigkeit verschätzt und das Modell unbeabsichtigt zu schnell macht.
Die 5° V-Form der Außenflügel passt also grundsätzlich gut zur Auslegung des Modells und erlaubt ausreichende Rollraten. Inzwischen fliege ich den Shadow 2 lieber mit 3,5°-Verbindern für die Außenflügel. Da solche CFK-Verbinder beim Hersteller leider nicht erhältlich sind, habe ich sie mir selbst hergestellt. Die in meinem Lager vorhandenen, aber leider nur 10 mm breiten 3,5° CFK-Verbinder, brauchte ich nur auf 12 mm Breite aufzudicken und in der Länge etwas zu kürzen. Mit den 3,5°-Verbindern lässt sich der Shadow 2 deutlich agiler, also eher wie ein F3J-Modell fliegen. Wenn man dann die QR-Ausschläge im Exponentialmodus etwas erhöht, fliegt der Shadow 2 bei entsprechender Geschwindigkeit auch schöne Rollen. Mit der geringeren V-Form der Außenflügel büßt das Modell aber nichts von seiner hervorragenden Thermikeigenschaft ein, es will dann nur etwas mehr gesteuert werden. Ich fliege meine Modelle jedenfalls gerne so, und es macht so auch beim flotten Hangfliegen Spaß. Wer darauf keinen besonderen Wert legt, ist mit den serienmäßigen 5°-Verbindern gut bedient.
Der Shadow 2 mit der von mir derzeit bevorzugten Gesamtkonfiguration in Bezug auf das Gewicht hat meine Erwartungen voll erfüllt. Das Modell bietet mir viel Flugspaß, auch wenn der Wind, wie in diesem Jahr bei uns recht häufig, zwischen 20 und 30 km/h pendelt. Bei noch mehr Wind sollte man mit Modellen starten, die dafür besser geeignet sind. Wenn man den Shadow 2 mit seinen Hightech-CFK-Bauteilen konsequent in Richtung Leichtgewicht ausbaut, kann man sogar problemlos ein Abfluggewicht von unter 2.000 g erreichen. Je nach individuellen fliegerischen Vorlieben, dann eben mit etwas anders ausgerichteten Flugleistungen. Insofern ist dieses Modell eine hervorragende Wahl für die in diesem Bericht angesprochenen Einsatzbereiche.
