Alles im Blick

Was sich im letzten Drittel des 20. Jahrhunderts unter dem Begriff «Elektroflug» entwickelt hatte, war letztlich die Erfolgsgeschichte einer kreativen Mangelverwaltung. Sicher ist bekannt, dass dann so 2003 die LiPos alles verändert haben. Zusammen mit einer wenige Jahre zuvor entwickelten neuen Motorgeneration (brushless) hatten elektrische Antriebssysteme nun plötzlich das Potenzial, aus ihrer bisherigen, von Elektroantriebsenthusiasten «betreuten» Arbeitswelt herauszutreten. Dies war auch gut so, denn mancherorts macht die empfindlich gewordene Umwelt den Einsatz von Verbrennungsmotoren immer schwieriger. Aus der einstigen Freiwilligenarmee ist ein Heer von Strompflichtigen herangewachsen. Dieses hat einen hohen Bedarf an Informationen, denn elektrische Antriebe sind nun zwar nicht mehr schwächer, aber immer noch gänzlich anders.

Machten früher einige zusätzlich spendierte Kubik so ziemlich jeder Bleiente Flügel, so zieht «Motortuning» beim elektrischen Antrieb einen Ratenschwanz von Nachrüstaktionen hinterher. Daher ist es sinnvoll – und endlich auch möglich –, Antrieb und Modell quasi ganzheitlich zu betrachten. Das bewahrt nicht nur vor materiellen Fehlinvestitionen, sondern erspart auch so manche spätere Enttäuschung.

Die Frage lautet also nicht mehr: «Welchen Motor muss ich kaufen?», – sondern: «Wie müssen Antrieb und Modell insgesamt beschaffen sein, damit das gewünschte Ergebnis herauskommt?» Dies ist allerdings eine reichlich komplexe Materie und selbst alte Elektrofreaks müssen zugeben, dass auch sie eine Menge wechselvoller Erfahrungen machen mussten, ehe ihnen das Ganze so richtig in Fleisch

und Blut überging, sprich, sie bei der Auslegung eines Modells wirklich alles intuitiv richtig machten.

Doch es gibt ja zwischenzeitlich PCs und diesbezügliche Hilfsmittel – gewöhnlich Antriebskonfiguratoren genannt –, um hier schon mal bestimmte Antriebssituationen zu simulieren. Sie sind, wenn auch von zuweilen recht unterschiedlicher «Prognosequalität», meist schon recht hilf-

reich, Akku, Motor(wicklung) und Propeller so aufeinander abzustimmen, dass einerseits genügend Leistung zur Verfügung steht, andererseits keine der Komponenten dabei im roten Bereich läuft. Das ist schon mal die halbe Miete, aber eben auch nur diese! Denn so manche in sich bestens harmonierende Antriebsmannschaft fühlt sich im Modell bisweilen deplatziert, weil beispielsweise zwar der Stand Schub stimmt, aber die dynamischen Daten des Modells bei der Auslegung zu wenig Berücksichtigung fanden.

Hier nun schlägt die Stunde von PROmax, einer Entwicklung von Dr. Klaus Proetel. Das Modellberechnungsprogramm arbeitet auf Excel-Basis und «denkt» allumfassend. Es berücksichtigt nicht nur, wie die Mehrzahl bekannter Antriebsprogramme, die statischen Werte des Antriebs, sondern bezieht von Anfang an das Modell und dessen Aerodynamik mit ein. Das ist keine ganz leichte Aufgabe, weil die Modelle auf unseren Plätzen ja beinahe so individuell sind wie der sich dort tummelnde Teil der Menschheit. Eine Berechnung kann immer nur so gut sein wie die

Eingangsgrössen, mit denen sie gefüttert wurde. Doch man kommt den Dingen schon deutlich näher, wenn man beispielsweise nicht nur die Spannweite, die Auftriebsfläche und das Modellgewicht berücksichtigt sondern auch die Gleitzahl kennt. Dies wiederum ist wohl in den wenigsten Fällen der Fall. Deshalb macht das Programm hier selbst eine Annahme, die sich zusätzlich auf den Modelltyp, die Flügelanordnung wie auch den Nasendurchmesser stützt. Das Flächenprofil bleibt dabei

unberücksichtigt, was die Rechengenauigkeit naturgemäss etwas einschränkt. Gleichwohl macht es bei schnellen Maschinen schon einen deutlichen Unterschied, ob sich die Antriebsberechnung nur auf statische Messungen der $n_{100}$ -Drehzahl eines Propellers fokussiert oder ob wirklich dynamische Kennwerte die Berechnungsbasis bilden. Der Entwickler hat hier in recht aufwendigen Messfahrten (vermutlich im Graubereich der StVO) das Verhalten der Propeller bei Anströmung mit bis

30 m/s (entsprechend ca. 110 km/h) gemessen und jeweils mit gedoppelter Messanordnung genauestens dokumentiert. Dies ermöglicht hinreichend genaue Hochrechnungen bis ca. 50 m/s (entsprechend 180 km/h).

Dabei entlarvte er so manchen Etikettenzauber. Es zeigte sich beispielsweise, dass die aufgedruckten Steigungswerte zwar Winkelmessungen durchaus standhalten, manche Blätter sich aber schon bei relativ niedriger

E-Varianten man halt schon gerne wüsste, ob sie auch bei voller Drehzahl noch halten, was sie im Stand versprechen.

In der Anfangszeit des Elektroflugs konnten viele nicht verstehen, wozu so ein Drehzahlsteller denn nützlich sein könnte. Man war froh, wenn da überhaupt was ging. Bis heute basieren viele Berechnungsformeln ausschliesslich auf dem «Vollgas»-Fall. Doch

Den Motor, auch heute noch die Seele jedes Antriebssystems, entnimmt man entweder einer (derzeit noch wachsenden) Datenbank oder gibt ihn als Anwender selbst ein. Die hierzu benötigten Daten kann man im einfachsten Fall den Prospektangaben entnehmen, wobei dann anwenderseitig ein hohes Mass an Glaubensbereitschaft oder wenigstens eine gewisse prognostische Risikoakzeptanz vorhanden sein sollte.

Liegen verbindliche Messdaten-sätze der Hersteller- oder Vertriebsfirma oder eigene Messungen vor, so können diese als Zweipunktmessung in das System eingepflegt werden (siehe gelbe Maske). Der PC rechnet dann umso genauer, je näher die Betriebswerte am bzw. im Fenster der Probemessungen liegen.

Wer gewohnt war, immer nur auf Motorwirkungsgrade zu schielen, wird entdecken, dass PROmax sich nicht nur um diesen einzigen Eta-Bestandteil kümmert, sondern auch aufzeigt, mit welcher Effizienz die restlichen Antriebskomponenten (Akku, Regler, Getriebe, Propeller) am Gesamtergebnis mitbeteiligt sind. Das vermittelt so manchen Aha-Effekt.

Wer nicht nur den richtigen, sondern sogar den im Rahmen seiner Möglichkeiten bes-

ten Antriebssatz haben möchte oder beispielsweise nicht nur die Leistung, sondern auch den Aufwand optimieren möchte, kommt um Systemvergleiche nicht herum. PROmax arbeitet daher grundsätzlich zweigleisig, bietet immer parallel eine Alternativberechnung an. Somit werden direkte Vergleiche möglich. Man kann sie als Zahlenreihen betrachten oder als Kurvenschar, wobei es letztere in Form von Excel-Diagrammen besonders zum «Spielen» einladen. Mittels Schaltflächen lassen sich die einzelnen Varianten flugs verändern und man sieht sofort, was passiert, wenn eine

Zelle hinzukommt oder weggeht, man das «Gas» ein wenig rausnimmt oder die angenommene bzw. berechnete Fluggeschwindigkeit sich ändert oder die Getriebeuntersetzung variiert. Allerdings, und das muss leider auch gesagt werden, setzt diese Doppeldarstellung der ohnehin etwas gewöhnungsbedürftigen Übersichtlichkeit weitere Grenzen. Dass PROmax mit der Excel-Oberfläche arbeitet, lässt die Zellen, wenn man sie alle im Blick behalten möchte, schon sehr klein werden. Ohnehin ist das System auch für Excel-Fans nicht unbedingt sofort intuitiv bedienbar. Doch wo so viel Logik ist, ist auch ein Weg. Die Einarbeitung in das Programm dauert nicht länger, als es die Bedienung eines neuen Universalladegeräts erfordert. Die mitgelieferte interaktive Easy-Hilfe tut dazu das Ihrige, auch wenn sich hier zuweilen der Eindruck aufdrängt, dass weniger so manches Mal mehr wäre.

Computersimulationen verführen zum «Spiel ohne Grenzen». Schliesslich möchte man als Programmierer in der Speicherlandschaft ja keine ungenutzten Brachflächen hinterlassen. Deshalb entdeckte

der Autor in mehr oder weniger allen derartigen Programmen Gadgets, Kinkerlitzchen eben, die schön, unterhaltsam, aber nicht unbedingt nützlich oder gar nötig sind. Bei der Beurteilung dessen spielen natürlich auch subjektive Kriterien eine Rolle.

Auch PROmax ist nach Meinung des Autors nur weitgehend frei davon. Man wollte einfach keine Wünsche offen lassen. So ist es beispielsweise möglich, durch Eingabe der Einzelteilpreise die Inanspruchnahme des Hobbybudgets zu ermitteln (wenn das bloss die Gattin nicht sieht).

Interessanter sind dabei schon die Komponentengewichte, bei deren Eingabe die zahlreichen hinterlegten Makros nicht nur die Gesamtmasse des Modells ermitteln, sondern auch dessen Geschwindigkeitsspektrum (annähernd) berechnen. Man sieht beispielsweise, wie sich beim Umstieg von NiMH-Zellen auf LiPos die Ladegeschwindigkeit verringert. Das macht Mut zur Neuinvestition! Klar lässt sich auch die zu erwartende Motorlaufzeit ablesen. Auf Wunsch berücksichtigt das System auch noch Luftdruck, Temperatur und Flugplatz-Ortshöhe. PROmax berechnet selbstverständlich auch mehrmotorige Modelle

Die Eingabetabelle bietet einen Überblick über sämtliche Eingabedaten.

Der Trainer mit seiner Gleitzahl 13 und seinem Gewicht von 2,23 kg weist im Horizontalflug bei 20 m/s einen Strömungswiderstand von 2,4 N auf. In diesem Antriebsbeispiel reicht dazu eine «Gaseinstellung» von 0,58, um den entsprechenden Schub von ebenfalls 2,4 N aufzubringen. Bei «Vollgas», hier grün markiert, erlaubt die Auslegung einen Steigwinkel von 27,1 Grad. Nebenbei: Es sind mit dieser Auslegung 2840 Steighöhenmeter zu erreichen.

Eine kleine Auswahl von Anzeigewerten via Excel-Diagramm. Der Vorzug: Durch Anklicken der Pfeile (oben) lassen sich alle wesentlichen Parameter variieren. Das Änderungsergebnis wird dann sofort sichtbar.

und sogar ganze Schleppzüge. Dabei wird der Segler als antriebslos, ansonsten jedoch mit all seinen Parametern (Gewicht, angenäherte Aerodynamik) in die Berechnung eingestellt. Der greifbare Vorteil dieses das gesamte Antriebszenario umfassenden Berechnungssystems besteht fraglos darin, dass dem Anwender – und hierbei steht vor allem der bisher in anderen Bahnen denkende Antriebsumsteiger im Blickpunkt – ein Gesamtüberblick über die Zusammenhänge vermittelt wird. Er sieht sofort, was sich noch (!) alles ändert, wenn er nur ein paar Zellen zugibt oder er zu einem

Propeller mit weniger Steigung und mehr Durchmesser wechselt. Erst wenn diese Zusammenhänge erkannt wurden, ist man in der Lage, den Elektroantrieb wirklich zu verstehen.

Keine Frage, auch künftig wird es möglich sein, beim Modellflug computerfrei Spass zu haben. Wer Dinge wie den PC unter «neumodisches Zeug» abheftet, wird auch durch Antriebsberechnungsprogramme kaum jene Beschleunigung erfahren, die ihn ins 21. Jahrhundert katapultiert. Das Programm erhebt auch kei-

neswegs den Anspruch, alle Fragen zu beantworten. So hat man bei PROmax mit Indoorflug beispielsweise gar nichts am Hut. Wer meint, in seiner Arbeitszeit schon genug dicke Bretter bohren zu müssen und Optimierungsfragen lieber anderen überlässt, sollte hier weder Zeit noch Geld verschwenden. Denn ganz umsonst kann ein Programm, in das so viel Arbeit investiert wurde, eben auch nicht sein (der Kopierschutz scheint im Übrigen auch zu funktionieren).

Wie weiter oben bereits angedeutet, besteht der grosse Vorteil des Programms darin, dass es den Elektroantrieb nicht nur berechnen, sondern verstehen hilft. Wer sich der Mühe unterzieht, die Easy-Hilfe wirklich aufmerksam durchzuarbeiten, erfährt eine Menge Interessantes und Wissenswertes über Elektroantriebstechnik (obgleich es auch noch entsprechende Fachliteratur gibt). Hierbei denkt der Autor nicht nur an den ambitionierten Umsteiger, sondern auch an den um qualifizierte Beratung bemühten Fachhandel. Letzterer hat es bei der heutigen Vielfalt des Angebotenen ja nun wahrlich nicht leicht. Hier könnten am Ladentisch die Antriebslösungen mit dem Kunden zusammen erarbeitet und Alternativen durch-

gespielt werden. Im Gegensatz zu den im Allgemeinen sehr hilfreichen Antriebskonfiguratoren auf den Firmenseiten arbeitet das PROmax-System markenneutral. Der Kunde selbst kann in starkem Masse Einfluss auf den Entscheidungsprozess nehmen; er wird überzeugt, nicht überredet! Vielen wäre auch schon geholfen, wenn im Verein oder im Freundeskreis so ein Programm vorhanden wäre und man sich hier gemeinsam der Antriebsoptimierung widmen könnte. Denn gratis ist die Sache natürlich nicht zu haben. Eine Jahreslizenz schlägt nach derzeitiger Web-Auskunft (http://www.proemo.de) mit 95 € zu Buch, Schüler und Studenten sind mit 75 € dabei. Dafür bietet PROEMO sehr umfassenden Service – auch eine telefonische Einführungsberatung. Nicht zuletzt vor dem Hintergrund anderer, kostenlos downladbarer Antriebsrechner mag dies im Moment viel erscheinen. Es relativiert sich, wenn man mal dagegenhält, dass ein preisgünstiger 3-zelliger 3900- mAh-LiPo beispielsweise 99 € (+Versandpauschale) kostet. Wer ihn aufgrund gewachsenen Sachverstandes nicht kaputt kriegt, hat schon mindestens 4 € gespart! Da wird selbst die gestrengste Gattin nichts mehr einzuwenden haben.