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ferngesteuertes, flugfähiges Flugzeugmodell Aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Ein Flugmodell ist ein Fluggerät, das in Modellform, also in verkleinerter oder miniaturisierter Größe meist zum Zweck des Vergnügens oder der Freizeitgestaltung betrieben wird. Es handelt sich dabei entweder um die Verkleinerung eines Vorbildes aus der personentragenden Luftfahrt oder um ein reines Zweckmodell, das in dieser Erscheinung nur im Modellflug vorkommt.
Funktionslose Modellflugzeuge (zum Beispiel aus dem Plastikmodellbau) als reine Standmodelle werden in diesem Artikel nicht betrachtet.
Flugmodelle werden zumeist als Hobby gebaut und geflogen. Sie werden im Handel sowohl als Bausatz oder auch in verschiedenen Abstufungen als „fast flugbereit“ (ARF für almost ready to fly), „flugbereit“ (RTF für ready to fly) oder „flugbereit mit eingebautem Funkempfänger“ (RTB für ready to bind, bereit zur Herstellung der Funkverbindung zwischen Sender und Empfänger: englisch binding) verkauft. Manche Modellbauer entwickeln und bauen Flugmodelle selber. Flugmodelle gibt es in Größen von wenigen Zentimetern bis zu Spannweiten von mehreren Metern. Ein typischer Modellsegler hat eine Spannweite zwischen 1,3 und 4 Metern. Motorgetriebene Flugmodelle haben typischerweise Spannweiten zwischen 0,8 und 2 Metern. Die Palette der zurzeit zur Verfügung stehenden Antriebe umfasst Gummimotoren, Elektroantriebe, Kolbenmotoren, Gasturbinen, und Pulsstrahltriebwerke.
Modellflug wird als Hobby betrieben sowie auch in nationalen oder internationalen Wettbewerben als Sport. Sofern es sich um ein ferngesteuertes Modell handelt, wird es in der Regel in Sichtweite seines Piloten betrieben.[2] Ein Flugmodell wird zumeist von nur einer Person gesteuert. Eine Ausnahme bildet der Lehrer-Schüler-Flug. Hierbei wird das Flugmodell von einem Primärsender (Lehrer) gesteuert, der einzelne oder alle Steuerfunktionen temporär an einen Sekundärsender (Schüler) übergeben kann. Dieses Vorgehen wird vor allem beim Erlernen des Modellfliegens praktiziert.
Es gibt Vereine von und für Modellflug-Interessierte.[3]
Historisch gesehen ist der Modellflug älter als die personentragende Luftfahrt und wird vom Internationalen Luftsportverband FAI als ein eigener Zweig der Luftfahrt angesehen.
Die Geschichte des Flugmodells ist eng mit der Geschichte der Luftfahrt verbunden. Lange vor den ersten bemannten Flügen wurden die Grundlagen des Fliegens bereits mit Flugmodellen erprobt. Der Mathematiker und Philosoph Archytas von Tarent, * 428 v. Chr., wird im 2. Jahrhundert n. Chr. von Aulus Gellius in seinem Buch Noctes Atticae als Erbauer eines flugfähigen Vogelmodells erwähnt. Die „Taube des Archytas“ wird als durch mechanische Geschicklichkeit und weitere Künste geschaffene hölzerne Nachbildung einer Taube beschrieben; die geflogen sei, weil sie ausgewogen in der Schwebe gehalten wurde und von einer im Inneren eingeschlossenen und verborgenen Luftströmung angetrieben war.[4] Im vierten Jahrhundert v. Chr. spielen chinesische Kinder bereits mit einem Spielzeug, das als erstes bekanntes Modell eines Hubschraubers (Drehflügelflugzeug) angesehen werden kann. Der chinesische Kreisel bestand aus einem runden Stab, in den kreuzförmig leicht angestellt Vogelfedern eingesteckt waren. Durch Drehung des Rundstabs zwischen beiden Handflächen erzeugen die Federn schließlich genug Auftrieb, um den Kreisel in die Luft steigen zu lassen.
Das Bauen von Flugmodellen als Hobby kam schon vor dem Ersten Weltkrieg auf. Bereits 1913 erschien ein Buch von P. L. Biegenwald mit dem Titel „Flugmodellbau“. Als Antrieb wurde in erster Linie der Gummimotor beschrieben und der mögliche Einsatz von Pressluft-, CO2- und Verbrennungsmotoren genannt. Der Elektromotor wurde für Flugmodelle für völlig ungeeignet gehalten. Im Bildband des Deutschen Historischen Museums „Das XX. Jahrhundert – Fotografien zur deutschen Geschichte“ findet sich auf Seite 91 ein Foto aus Berlin, datiert 1919, auf dem etwa zehn startbereite Wasser-Flugmodelle, offensichtlich mit Gummimotor, abgebildet sind. Baumaterialien waren anfänglich vor allem Sperrholz, dünne Kiefernleisten und Papier zwecks Tragflächenbespannung („Spannpapier“), später verbreitet Balsaholz, und heute vor allem Kunststoffe wie Faserverbund- und Schaumstoff-Formteile sowie „Bügelfolie“ zur Bespannung.
In den 1930er Jahren wurden Verbrennungsmotoren für Flugmodelle eingeführt, bekannt war damals z. B. der „Kratmo“. Die ersten erfolgreichen Versuche mit Funkfernsteuerungen wurden in der zweiten Hälfte der 1930er Jahre durchgeführt. Nach 1950 wurden Funkfernsteuerungen durch kommerzielle Fertigung weiter verbreitet, zuerst als Röhrengeräte, die große und schwere Batterien benötigten, später mit Transistoren. Aber erst die Mitte der 1960er eingeführten Proportionalanlagen, bei denen jedes Ruder genau dem Ausschlag der Knüppelbewegung am Sender folgt, womit sich insbesondere Flugmodelle präzise und sicher steuern lassen, machten den Modellflug populär.
Flugmodelle werden zunächst grob in Modellflugzeuge und Modellhubschrauber eingeteilt (siehe dort).
Flugmodelle können nach verschiedenen Merkmalen unterschieden und unterteilt werden, beispielsweise nach dem Flugprinzip (leichter/schwerer als Luft), dem Antrieb (ohne Antrieb, Verbrennungs- oder Elektromotorantrieb, Raketenantrieb), der Steuerung (ohne Steuerung, leinengesteuert, (funk-)ferngesteuert, programmgesteuert), nach der Einsatzart (Hang- oder Thermiksegler, Kunstflugmodelle, Speedmodelle, Scalemodelle, Senkrechtstarter), der Bauweise (Fertigmodelle, Baukastenmodelle, nach Plan gebaut) oder auch dem hauptsächlich verwendeten Material (Holz/Rippenbauweise, Formschaummodelle, Voll-GFK-Modelle).
Damit internationale Wettkämpfe abgehalten werden können, unterteilt die internationale Interessenvertretung CIAM der FAI ( Kommission für internationalen Modellflug des Internationalen Luftsportverbandes) Flugmodelle in Wettbewerbsklassen. Auch Rekorde können innerhalb der Klassifizierung durch die FAI international anerkannt werden. Darüber hinaus gibt es nationale Wettbewerbsklassen.
Auch das Luftfahrtrecht des jeweiligen Landes unterteilt gegebenenfalls Modellflugzeuge in verschiedene Klassen, für die unterschiedliche rechtlicher Beschränkungen gelten.
Modelle mit statischem Auftrieb sind mit einem Traggas oder mit Heißluft gefüllt.
Ohne tragendes Innenskelett fahren:
Mit stützendem Innenskelett fährt ein Modell-Luftschiff (Traggas oder Heißluft). Modellballone und -Luftschiffe werden in der Regel ferngesteuert. Wettbewerbe werden bisher nicht veranstaltet.
Modelle mit dynamischem Auftrieb
Modelle, die eine der Gravitation entgegenwirkende Kraft erzeugen, die weder statischer noch dynamischer Auftrieb ist, und eine nennenswerte Flughöhe erreichen können (also keinen Bodeneffekt ausnutzen oder z. B. magnetische Wechselwirkung mit dem Boden benötigen):
Ein ferngesteuertes Modellflugzeug ist ein Modellflugzeug, das mit einem Empfänger (Receiver, RX) ausgerüstet ist und mit Hilfe eines Senders (Transmitter, TX) per Trägersignal drahtlos (ohne feste Verbindung) ferngesteuert wird. Im Allgemeinen kommen Funksignale als Trägersignal zum Einsatz (RC-Flugzeug, engl. radio controlled, siehe auch Funkfernsteuerung), im Einstiegssegment auch Infrarot.
Der Sender schickt ein Funksignal zum Empfänger im Flugmodell, das die Stellung der Steuerknüppel oder Schalter am Sender überträgt. Der Empfänger steuert dann die elektronischen/mechanischen Rudermaschinen (Servos) an, die z. B. die Ruderflächen bewegen.
Freifliegende Modelle fliegen ohne Steuerung durch einen Piloten, jedoch sind Eigensteuerungen (Programmsteuerung/Magnetsteuerung) möglich.
Freifliegende Modelle werden durch die Fédération Aéronautique Internationale (FAI) in folgende Wettbewerbsklassen eingeteilt:
Weitere Einteilungsmöglichkeiten für freifliegende Flugmodelle ergeben sich aus der Einsatzart, dem Aufbau, dem verwendeten Material oder anderen Gemeinsamkeiten:
Die Richtungssteuerung erfolgt hier mit Hilfe des Erdmagnetfelds. Eine Kompassnadel (ein drehbar gelagerter Magnet) weist immer nach Norden, und davon abhängig wird das Seitenruder gesteuert. Der Magnet bewirkt bei einer Abweichung von dieser Neutrallage ein Rückstellmoment auf das Seitenruder. Dadurch hält das Flugmodell immer dieselbe (Himmels-)Richtung bei. Durch das Voreinstellen eines Verdrehungswinkels („Offsetwinkel“) gegen die Nordrichtung ist auch jede andere Richtung wählbar.[7]
Eine Mikrokontroller-Steuerung (Programmsteuerung) kann einem elektronischen Kompass folgen – ein fließender Übergang zur Programmsteuerung.
In der einfachsten Form besteht eine Programmsteuerung aus einem mechanischen oder elektronischen Zeitschalter. Diese sind in fast allen Freiflugklassen üblich, um unter anderem nach Ablauf der maximalen Wettkampfwertungszeit eine zuverlässige Landung sicherzustellen. Komplexe Formen dieser Zeitschalter können durchaus mehrere Funktionen (Höhenruder, Seitenruder) steuern und dadurch komplexere Flugabläufe (Flugphasen) zum Beispiel in der Startphase (bunten) realisieren.
Die Miniaturisierung von Navigations-, Funk- und Computer-Komponenten erlaubt auch für den Modellflug Autopilot- und Programm-Steuerungen. Die selbststeuernden Freiflugmodelle unterscheiden sich von den gesteuerten Modellen dadurch, dass nach dem Start und damit dem Beginn des freien Fluges keine Beeinflussung der Modelleinstellungen durch einen Piloten möglich ist.
Ein bekanntes Beispiel ist das Trans-Atlantik-Modell 5 aus dem Jahr 2003, das über 99 Prozent seines Transatlantikfluges programmgesteuert absolviert hat.
Bei leinengesteuerten Fesselflugzeugen hält der „Pilot“ das motorisierte Modell mit ausgestrecktem Arm an etwa 15–25 m langen Steuerleinen (straff gespannte dünne Stahlseile), die das Höhenruder bedienen, und führt das Modell per Zentrifugalkraft im Kreis, wobei er sich synchron mitdreht.
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Es gibt unterschiedliche Erscheinungsformen von Fernsteuerungen:
Übertragung der Steuerfunktionen mittels eines hochfrequenten elektromagnetischen Feldes (HF) durch eine Funkfernsteuerung.
Eine Funkfernsteuerungsanlage besteht im Prinzip immer aus einem Sender mit eigener Stromversorgung, einem Empfänger, den Rudermaschinen (Servos) und der Stromversorgung für den Empfänger und die Servos. Man unterscheidet zwischen Hand-, Pult- und Pistolen-Sendern. Mit zwei Steuerknüppeln mit je zwei Freiheitsgraden (Kreuzknüppel) lassen sich die vier wichtigsten Steuereingaben an die Steuerfunktionen des Flugmodells weitergeben. In der Regel sind das Höhe, Seite, Quer und Motor beim Flächenflugzeug und Nick, Roll, Yaw und Pitch beim Hubschrauber. Weitere Funktionen können über Schalter, Dreh- oder Schieberegler aktiviert werden.
Funkfernsteuerungen für (Flug)Modelle unterliegen bestimmten gesetzlichen und regulatorischen Vorschriften. In Europa (EU) ist allgemein der Frequenzbereich 35 MHz-A mit 20 belegbaren Kanälen für Flugmodelle reserviert. Andere Frequenzbereiche (27, 35-B, 40, 41, 72, 75, 433 MHz, 2,4 GHz) sind eventuell länderspezifisch unterschiedlich zugelassen oder nicht ausschließlich Flugmodellen vorbehalten. Seit einigen Jahren wird vermehrt die Signalübertragung im 2,4-GHz-Bereich genutzt, wodurch Störungen durch Kanaldoppelbelegung vermieden werden. Um eine Kanaldoppelbelegung zu vermeiden, ist auf Modellflugplätzen die Verwendung einer Frequenztafel vorgeschrieben.
Inzwischen gibt es Ansätze, die Steuerfunktionen von einem Smartphone mit Hilfe einer App über Bluetooth zum Flugmodell zu übertragen. In diesem Fall kann das Bildsignal einer im Modell montierten Videokamera zurück zum Smartphone übertragen und auf dem Bildschirm angezeigt werden. Das Fliegen mit Hilfe einer Videoübertragung der Pilotenperspektive wird als FPV-Flug bezeichnet.
Fernsteuerung des Modells erfolgt mittels zwei oder mehrerer Leinen (meist Stahlseile). Dazu bewegt sich das Modell zwangsläufig auf der Oberfläche einer Halbkugel, in deren Zentrum der Pilot steht (das Modell fliegt i. A. auf einer Kreisbahn um den Piloten). Aufgrund der Beschränkung auf wenige Leinen sind nur ein bis zwei Steuerfunktionen (Flaps, Höhenruder, selten Motordrossel) üblich.
Übertragung der Steuerfunktionen mittels eines modulierten Lichtsignals (z. B. Infrarot). Da Lichtsignale genehmigungsfrei sind, wird diese Art der Fernsteuerung gern bei sehr günstigen Modellen verwendet. Weil die Infrarotübertragung durch Sonnenlicht gestört wird, eignet sich die IR-Steuerung nur für Indoor-Modelle.
Andere mögliche Fernsteuerungen arbeiten z. B. akustisch (Ultraschall), sind aber heute ungebräuchlich.
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Flugmodelle, die den Luftraum nutzen, gelten in Deutschland rechtlich als Luftfahrzeuge und bilden eine eigene Luftfahrzeugklasse. Der Betrieb von Flugmodellen wird durch § 16 der Luftverkehrsordnung (LuftVO) geregelt.
Flugmodelle mit einer Masse von weniger als 5 kg können ohne spezielle Aufstiegserlaubnis (Ausnahme: Raketenantrieb) mit einem Mindestabstand von 1,5 km zu Flugplätzen geflogen werden. Beim Einsatz eines Verbrennungsmotors muss dabei auch noch ein Mindestabstand von 1,5 km zu Wohngebieten eingehalten werden. Geeignete Modellfluggelände werden oft von Modellbauvereinen betrieben. Eine Abgrenzung von Freizeitvergnügen/Modellflugsport zu anderen (z. B. gewerblichen) Zwecken wird in § 16 LuftVO nicht (mehr) erwähnt.
Flugmodelle mit einer höchstzulässigen Startmasse über 25 kg müssen einzeln zugelassen werden (§ 1 Abs. 1 der Luftverkehrs-Zulassungs-Ordnung (LuftVZO)). Es gelten ähnliche Zulassungsvorschriften wie bei manntragenden Flugzeugen. Der Betrieb derartiger Flugmodelle setzt den Besitz eines Modellpilotenscheins voraus und ist nur auf dafür zugelassenen Fluggeländen möglich.
Darüber hinaus ist innerhalb der Kontrollzone von Flugplätzen eine Flugverkehrskontrollfreigabe von der Flugsicherung einzuholen (§ 16a LuftVO).
In Deutschland sind seit dem 1. Juli 2005 Flugmodelle laut Luftverkehrsgesetz nicht mehr von der Versicherungspflicht für Luftfahrzeuge ausgenommen. Daher gelten seither für Flugmodelle die gleichen Ansprüche an die Haftpflichtversicherung wie für manntragende Flugzeuge, dies betrifft vor allem die Haftungssummen. Während die speziellen Modellflugversicherungen sich schnell an die neuen Anforderungen angepasst haben, haben viele allgemeine Versicherer die neuen Regelungen ignoriert oder die Versicherung von Modellflugzeugen ganz aus der allgemeinen Haftpflichtversicherung gestrichen. Wer ohne oder ohne ausreichende Haftpflichtversicherung ein Flugmodell im öffentlichen Luftraum betreibt, begeht eine Ordnungswidrigkeit. Informationen zu Modellflugversicherungen geben zum Beispiel folgende Verbände: DMFV, DAeC.
Zu Flugmodellen zwischen 5 und 25 kg siehe auch Unbemanntes Luftfahrzeug#Rechtliche Situation.
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