BiC-Fly – das etwas andere Modell

Porträt: RC- und Fesselflug in einem

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Bevor ich auf das in der Überschrift angekündigte, sicher nicht alltägliche Flugzeug zu sprechen komme, muss ich ein paar Sätze zu meiner Modellflugkariere sagen, da dies vielleicht erklärt, wie es zu diesem ganz speziellen Projekt gekommen ist. Meine ersten Freiflugmodelle habe ich im Alter von 12 Jahren gebaut. Diese Modelle wurden im Lauf der Zeit immer größer, obwohl eine Fernsteuerung nur in meinen Träumen existierte. Eine solche konnte ich mir erst von meinem ersten Weihnachtsgeld leisten, nachdem ich ins Berufsleben eingestiegen war.

Das Video zum Artikel finden Sie unter: www.fmt-rc.de

Für den Beginn meiner RC-Kariere hatte ich dann die meines Erachtens ideale Voraussetzung, dass ich nämlich einige relativ große Freiflugmodelle hatte, die ich im ersten Anlauf lediglich mit Seitenruder ausgestattet habe. Das war insofern ein gigantischer Fortschritt, als ich meine Modelle nicht mehr aus irgendwelchen Bäumen bergen musste, die in meiner Heimat, dem Schwarzwald, bekanntlich reichlich vorhanden sind. Das RC-Fliegen selber war kein Problem, da die Modelle ja von alleine flogen und ich sie lediglich daran hinderte, unkontrolliert weg zu fliegen. Später habe ich dann die Endleisten am Höhenleitwerk gekürzt und ein Höhenruder angebaut.

Dank diesem Vorgehen war ich nie in der Situation, als RC-Anfänger den Frust von Modellverlusten durch mangelnde Steuerfähigkeiten ertragen zu müssen. Im Verlauf der Jahre beherrschte ich die RC-Fliegerei immer besser und so habe ich heute viele Modelle immer wieder im Einsatz, die schon weit mehr als 30 Jahre auf dem Buckel haben.

Mein Weg zum Fesselflug

Irgendwann habe ich über mein später angefangenes und zwischenzeitlich primäres Hobby, den manntragenden Segelflug, meinen Freund Walle kennengelernt, der in seiner Jugend Fesselflug betrieben hat und immer wieder ganz begeistert davon erzählte. Ich konnte damit nicht sonderlich viel anfangen, war aber durch die begeisterte Schilderung so angefixt, dass ich mir das Anfängermodell Koala nach dem FMT-Plan mit der Artikelnummer 3201133 gebaut habe. Und damit begann für mich nach mehr als 40 Jahren Modellflug ein neuer und wirklich aufregender Abschnitt meiner Modellflug-Kariere. Die Fliegerei an den Steuerleinen ist so viel anders als die RC-Fliegerei, dass ich eine ganze Weile gebraucht habe, bis ich in der Lage war, ein solches Modell einigermaßen ordentlich zu steuern. Der wesentliche Unterschied zum RC-Flug liegt zum einen im direkten Kontakt zu den Steuerorganen und zum anderen darin, dass sich alle Flugfiguren auf einer Halbkugel mit etwa 20 bis 22 m Radius abspielen – und das mit einer Fluggeschwindigkeit von um die 80 bis 90 km/h. Für mich war das Adrenalin pur und ist es auch heute noch.

Mein Koala war mit einem uralten HB-25-Motor ausgerüstet, der immer wieder zu Problemen geführt hat und in den unglücklichsten Momenten einfach stehen blieb. Aufgrund der dann nicht mehr straffen Steuerleinen und meiner mangelnden Fesselflugerfahrung führte das sehr oft zu Bruchlandungen und Abstürzen. Das wurde erst besser, als ich auf den damals bei den Fesselfliegern nur ganz selten eingesetzten Elektroantrieb umgestiegen bin. Mit einem selbst gebauten elektronischen Timer zur Ansteuerung des Fahrtreglers hatte ich endlich einen sehr zuverlässigen Antrieb. Das Abstellen des Motors wird rechtzeitig über eine superhelle LED angezeigt, so dass man jede Figur problemlos zu Ende fliegen kann, um anschließend aus kontrollierter Fluglage eine sichere Landung einzuleiten. Erst auf dieser Basis und mit einem modifizierten Nachbau des Koala machte ich dann deutliche Fortschritte bei der Steuerung eines Fesselflugmodells.

Die Idee: Fesselflug mit Servos?

Die Folge war, dass ich mir irgendwann ein größeres und wendigeres Modell mit Flaps bauen wollte. Dieses sollte jedoch im Gegensatz zu meinem Koala auf jeden Fall einen abnehmbaren Flügel haben. Bei den Fesselfliegern ist es meist üblich, die Modelle ohne abnehmbare Flächen und Leitwerke zu bauen. Hauptgrund dafür ist wohl, dass das Höhenruder und die Flaps der Flächen über ein zentrales Steuerelement im Flügel angelenkt werden. Ein abnehmbarer Flügel bedingt deshalb eine Trennung der Anlenkung zum Höhenruder, welche beim Montieren des Flügels wieder verbunden werden muss. Und genau dazu ist mir eigentlich keine wirklich pfiffige, möglichst einfache und trotzdem spielfreie Lösung eingefallen.

Allerdings muss ich gestehen, dass ich mir auch nicht unbedingt tiefschürfende Gedanken dazu gemacht habe, weil ich die vergleichsweise sehr einfache Lösung der Anschlüsse der Flächenservos bei der RC-Fliegerei im Hinterkopf hatte. Das wäre doch auch was für den Fesselflug: Einen einzigen Stecker anschließen und die Fläche anschrauben. Oder noch besser: Stecker und Buchse so anbringen, dass sie sich beim Montieren der Fläche automatisch verbinden. Wäre doch alles ganz einfach, wenn man das Höhenruder nicht über ein Gestänge zum Segment, sondern über ein Servo ansteuern würde. Und warum auch nicht? Sollte es nicht möglich sein, die Drehbewegung des Steuerelements in entsprechende Servosignale umzusetzen?

Da ich aus einigen anderen Modellbauprojekten Erfahrungen mit Mikroprozessoren gemacht habe, schien mir das durchaus machbar. Erster Ansatzpunkt war deshalb, die Drehbewegung des Anlenkungssegmentes mechanisch auf ein als Spannungsteiler verwendetes Poti zu übertragen und ein Programm zu erstellen, das die unterschiedlichen Spannungswerte in entsprechende Servosignale umsetzt. Sollte doch eigentlich problemlos möglich sein! Ja, und wenn das so sein sollte, warum dann auch nicht gleich die Flaps an den Flächen ebenfalls mit Servos ansteuern? Überhaupt, wenn man schon Servos ansteuert, dann könnte man doch auch noch das Seitenruder mit dazu nehmen. Und wo liegt dann hier noch der Unterschied zu einem RC-Modell?

Und genau diese Überlegung war dann der Grundstein zu dem in der Überschrift genannten, etwas anderen Flugmodell. Nämlich ein Modell, dessen Ruder alle über Servos angesteuert werden und das trotzdem als Fesselflugmodell geflogen werden kann. Das hat dann auch zu dem Namen geführt, der an ein legendäres RC1-Modell der frühen 1970er Jahre erinnert, nämlich BiC-Fly. Das BiC steht dabei für Bi-Control, also für die zwei unterschiedlichen Steuerungsarten RC (wie Remote Control) und Fesselflug (wie Control Line). Also ein Modell, das einerseits mit einer Fernsteuerung und andererseits auch über Steuerleinen geflogen werden kann.

Die elektronische Umsetzung

Mit dieser Vorstellung im Hinterkopf ging es dann zunächst an eine Machbarkeitsstudie der erforderlichen Elektronik. Kernstück sollte ein kostengünstiger und einfach zu programmierender PICAXE-Mikroprozessor vom Typ 14M2 sein. Nachdem mein Steckboard von den Teilen der letzten Experimente befreit war, wurde ein Versuchsaufbau zusammengesteckt. Die Ansteuerung erfolgte zunächst über ein einfaches Poti, dessen Drehbewegung später vom Fesselflugsteuerungssegment übernommen werden sollte. Wie zu erkennen ist, werden eigentlich nur wenige Bauteile benötigt. Der Hauptaufwand beim Versuchsaufbau lag eher bei den vielen Anschlusskabeln für das Poti und die vier Servoanschlüsse.

Nachdem das Ganze soweit funktionierte, dass ein Programmdownload auf den Mikroprozessor möglich war, ging es ans Erstellen der Steuerungssoftware. Und da gab es eine kleine Besonderheit: Eigentlich sind die Standardbefehle zur Ansteuerung eines Servos auf dem relativ einfachen Prozessor des Typs PICAXE 14M2 nicht dazu ausgelegt, mit diesem Prozessor mehrere Servos gleichzeitig anzusteuern. Dies deshalb, weil die Befehle immer den gleichen internen Timer benutzen, um die für das Servosignal erforderliche Framerate von 20 Millisekunden zu erzeugen. Ich wollte aber keinen teureren Prozessor verwenden und auch nicht in C programmieren. Also habe ich das Erzeugen der Impulse und die Gewährleistung der Framerate quasi selbst in die Hand genommen. Das ist zwar etwas aufwendiger als die Verwendung der Standardbefehle, ermöglicht dafür aber das gleichzeitige Betreiben mehrerer Servos.

Das Abfragen der Potistellung und anschließende Positionieren aller Servos erfolgt nun genau innerhalb der Framerate des Servosignals, also alle 20 Millisekunden. Der Programmablauf ist so, dass zunächst über einen internen AD-Wandler die Potistellung bestimmt wird und daraus dann jeweils sequenziell die Impulslängen für die vier Servos berechnet und die Impulse anschließend quasi am Stück an die Servos ausgegeben werden. Zum Test habe ich vorhandene Analogservos und einen Empfängerakku mit vier NiMH-Zellen verwendet. Eine erste Grundversion des Programms war in etwa einer Stunde erstellt. Bis zur endgültigen Version hat es dann aber noch eine geraume Zeit gedauert, da ich für jedes Servo sowohl Drehrichtung als auch die Wege für die Minimal- und Maximalausschläge frei definierbar gestalten wollte. Insgesamt war der Aufwand jedoch deutlich geringer, als ich zunächst angenommen hatte.

Der erste Rückschlag

Nachdem alles in relativ kurzer Zeit zufriedenstellend funktionierte, ging ich auf die Suche nach einem geeigneten, möglichst leichtgängigen Poti. Und da wurde es dann plötzlich schwierig. Ich habe nichts gefunden, was mir wirklich zugesagt hat. Alle getesteten Potis hätten die Anlenkung des Steuersegmentes wesentlich schwergängiger gemacht, als es bei einem sauber gebauten Fesselflugmodell üblich ist. Die Steuerung läuft nämlich normalerweise so leicht, dass das Gewicht des Ruders schon ausreicht, dieses ohne angeschlossene Leinen quasi nach unten fallen zu lassen. Dies ist bei einem Fesselflugmodell unbedingt erforderlich, damit die Steuerung auch bei geringem Leinenzug einwandfrei funktioniert.

Bis zu diesem Zeitpunkt lief alles rund und plötzlich stand das Projekt auf der Kippe, nur weil die Anlenkung viel zu schwergängig werden würde. Es musste also eine andere Idee her.

Die Problemlösung

Vielleicht könnte das ja auch berührungslos über einen Hallsensor und einen Magneten funktionieren? Nach einigem Stöbern im Internet habe ich tatsächlich einen Sensor gefunden, der unterschiedliche Spannungswerte in Abhängigkeit zur Durchflussrichtung der Magnetfeldlinien liefert. Nachdem ich so ein Teil endlich auf dem Tisch hatte, musste ich mich erst einmal an die Funktion herantasten. Mit einem eigens erstellten kleinen Testprogramm erhielt ich dann die besten Resultate dadurch, dass ich den Magneten in einem Halbkreis mit einem Radius von etwa 5 bis 6 mm um den in einer bestimmten Art und Weise ausgerichteten Sensor herum bewegte. Das kam der Umsetzung der Drehbewegung des Ansteuersegments natürlich in idealer Weise entgegen. Die Auflösung des Sensors ermöglichte für beide Seiten Digitalwerte mit jeweils 512 Schritten, also genügend Genauigkeit, um die Servos sehr feinfühlig ansteuern zu können. Nun stand einem Prototyp der Elektronik nichts mehr im Weg. Er wurde auf einer Rasterplatine zusammengebaut und hat etwa die Abmessungen 50×50×12 mm (L×B×H).

Der Versuchsträger

Da ich mit der Konstruktion und dem Bau meines BiC-Fly nicht ganz so schnell voran gekommen bin wie mit der Elektronik, ist, wie schon so oft, wenn es um die Erprobung von Elektronik fürs Fesselfliegen ging, mein Freund Walle eingesprungen. Er war gerade dabei, ein neues Modell fertig zu stellen, das aus einem geschenkten Flächenpaar und einem selbst konstruierten und gebauten Rumpf bestand. In dieses Modell hat er zusätzlich ein Fesselflug-Anlenkungssegment mit Hallsensor und Magnet eingebaut. Der Empfänger wurde gegen die Fesselflug-Servosteuerung ausgetauscht. Zusätzlich war für die Motorsteuerung ein Fesselflugtimer erforderlich. Die Steuerleinen verlaufen außerhalb auf der Unterseite des Flügels und können direkt am Rumpf ausgehängt werden.

Die zweite Katastrophe

Bevor das Ganze endgültig montiert wurde, stand natürlich ein Lifetest mit dem Prototyp der Fesselflug-Ansteuerungselektronik an. Ich war felsenfest davon überzeugt, dass alles problemlos funktionieren würde. Doch weit gefehlt, der zweite und noch tiefergehende Schock im Projektverlauf hat mich wie ein Schlag getroffen: Kein Servo stand still, ein ständiges Servobrummen und -zittern und – um das Chaos perfekt zu machen – immer wieder völlig unkontrollierte größere Ausschläge aller Ruder. Damit war an ein Fesselfliegen auch nicht im Ansatz zu denken. Im ersten Moment war ich völlig sprachlos, hatte ich doch unzählige Tests gemacht, die immer wieder zu meiner vollen Zufriedenheit verlaufen sind.

Zunächst habe ich daraufhin das Programm auf dem Mikroprozessor so geändert, dass die wesentlichen Informationen wie Sensorwerte und Servoimpulse aller Servos an einen angeschlossenen Laptop ausgegeben werden konnten. Schnell war klar, dass die Sensorwerte auch bei unbewegtem Steuersegment sehr stark schwankten, was in der Folge in ständige Servobewegungen umgesetzt wurde. Dieses Phänomen war bei meinen bisherigen Tests nie aufgetaucht. Wo also lagen die wesentlichen Unterschiede zu meinen Tests?

Der Weg zum Erfolg

Es waren genau zwei. Erstens hatte ich immer mit einem Empfängerakku und nicht mit einem getakteten BEC eines Reglers gearbeitet. Und zweitens hatte ich ausschließlich Analogservos im Einsatz. Da der verwendete Mikroprozessor beim Umwandeln von analogen in digitale Werte als Spannungsreferenz immer die eigene Versorgungsspannung verwendet, lag der Verdacht nahe, dass der Prozessor möglicherweise mit einer getakteten und dann ungenügend geglätteten Spannung Probleme bekommen könnte. Von digitalen Servos hatte ich irgendwoher im Hinterkopf, dass sie mehr Strom verbrauchen. Durch die ständigen Bewegungen könnten sie also noch zu zusätzlichen Spannungsschwankungen führen.

Im ersten Anlauf habe ich deshalb einen geeigneten Kondensator zur Glättung der Versorgungsspannung eingefügt. Das hat dann zu einer signifikanten Verbesserung geführt. Allerdings war das Problem nicht ganz behoben. Ab und zu war immer noch ein leichtes Servozittern und auch -brummen vorhanden.

Nachforschungen im PICAXE-Forum ergaben dann noch den Hinweis, dass das Offenlassen nicht verwendeter Pins am Mikroprozessor zu starken internen Spannungsschwankungen innerhalb des Prozessors führen kann. Also habe ich diese alle über einen zusätzlichen Widerstand auf Masse gelegt. Und welche Freude: In dieser Konfiguration waren die Probleme dann gänzlich behoben. Wir konnten also den ersten „elektronischen“ Fesselflug wagen. Doch zunächst wollten wir das zwischenzeitlich auf den Namen Experimentix getaufte Modell via RC einfliegen. Das war quasi Routinesache. Nach kleinen Änderungen an Motorsturz und -zug flog das Modell ganz ordentlich und Walle tauschte den Empfänger gegen die Fesselflug-Elektronik und einen Fesselflug-Timer aus.

Die ersten Fly-by-Wire-Flüge

Für mich wurde es nun besonders spannend. Für den ersten Fesselflug haben wir lediglich etwas Gewicht zum Ausgleich des Leinengewichtes an der äußeren Fläche angebracht. Ansonsten blieb das Modell bis auf ein Detail unverändert. Da die auf der Unterseite der Flächen angebrachten Servos den ebenfalls unterseitig verlaufenden Steuerleinen im Weg gewesen wären, wurden linke und rechte Fläche einfach getauscht und sozusagen auf dem Kopf montiert. Dies ging natürlich nur deshalb, weil sie ein symmetrisches Profil haben.

Im Vorfeld hatten wir schon vermutet, dass es aufgrund der besonderen Verhältnisse beim Fesselfliegen erforderlich sein würde, den Schwerpunkt fürs Fesselfliegen nach vorne zu verlegen. Das hat sich dann beim ersten Flug auch ganz klar bestätigt. Das Modell war um die Querachse äußerst sensibel, so dass ein Fliegen in konstanter Höhe kaum möglich war und eine ständige Wellenbewegung zustande kam. Da wir die Motorlaufzeit für den Anfang auf nur eine Minute gestellt hatten, war der Stress Gott sei Dank schnell überstanden. Für den zweiten Flug haben wir etwas Blei in die Nase geschraubt und gleichzeitig die Höhenruderausschläge etwas zurückgenommen. Der nächste Flug war dann schon um Welten besser. Allerdings haben die Loopings gezeigt, dass die Ausschläge der über die ganze Fläche gehenden, sehr großen und eigentlich fürs 3D-Fliegen ausgelegten Querruder, die beim Fesselfliegen ja als Flaps verwendet werden, viel zu groß waren und dadurch bei einem fesselflugbedingt sehr engen Looping viel zu viel Fahrt abgebaut wurde. Die nächste Optimierung durch Verringerung dieser Ausschläge stand also an. Gleichzeit haben wir auch noch die Motorpower etwas erhöht, um in den Aufwärtspassagen etwas mehr Durchzug zu gewährleisten.

Und was dann kam, war mehr als erfreulich. Walle zauberte einwandfreie Runden und schöne positive wie negative Loops sowie ebenso schöne liegende Achten und das, obwohl das Modell vor allem aufgrund seines Flügelprofils mit nur 9% Dicke ganz sicher keine optimale Fesselflugkonstruktion darstellt. Aber darum ging es ja auch nicht. Wichtig war vor allem zu beweisen, dass das Fesselfliegen mit Hilfe von Servos und der selbst gebauten Elektronik überhaupt sinnvoll möglich ist. Und dieser Beweis wurde nach noch einigen kleineren Servo-Nullpunkt- und Weganpassungen überzeugend erbracht, was wir auch in einem kleinen Video festgehalten haben.

Geburtsstunde des BiC-Fly

Jetzt stand dem Bau meines BiC-Fly also nichts mehr entgegen. Konstruiert wurde das Modell mit den CAD-Softwarepaketen DevFus für den Rumpf und DevWing für die Flächen. Einzelne Teile wie zum Beispiel das Fesselflug-Anlenkungssegment wurden auch frei mit DevCad gezeichnet. Als Erstes ging es an den Rumpf. Zunächst habe ich eine einfache Seitenansicht und Draufsicht erstellt und diese in die DevFus-Software übernommen. Im Prinzip wollte ich einen einfachen Kastenrumpf mit einem abgerundeten Rumpfrücken haben. Als Nächstes wurden die Spantenabstände und -umrisse festgelegt. Damit zeigte die 3D-Ansicht schon mal grob, wie der Rumpf einmal aussehen würde. Da ich den Rumpf ohne Helling bauen wollte, habe ich eine großzügige Box in den Rumpf gelegt. Der Rumpfbau bestand somit aus drei Schritten. Zuerst wurde die Box zusammengebaut und darauf dann die Spanten aufgezogen und verleimt. Letzter Schritt war das Einkleben der Rumpfgurte und das anschließende Einfügen der restlichen Spanten. Damit war das Meiste in Sachen Rumpf schon gelaufen.

Spezielle Flügelbauweise

Danach sollte die Flächenaufnahme im Rumpf entstehen. Weil dafür die Flügel im Rohbau erforderlich waren, galt es, diese als Nächstes zu konzipieren. Da das Modell sowohl mit Fernsteuerung als auch mit Leinen geflogen werden sollte, habe ich eine so von mir noch nicht genutzte, etwas ungewöhnliche Bauweise gewählt. Die Idee war, sowohl das Fesselflugsegment als auch die Leinen innerhalb eines breiteren Holmes unterzubringen. Die Breite des Holmes wurde somit durch das Fesselflugsegment vorgegeben. Dies hat dann zu einer speziellen Flügelkonstruktion geführt. Damit wurde der Bau der Flügel zu einer äußerst einfachen Übung. Nach der Fertigstellung des Holmes mussten die Rippen nur noch auf den Holm aufgezogen, ausgerichtet und festgeklebt werden.

Nach dem Einkleben der Nasen- und Endleiste entstand ein schon im Rohbau dermaßen drehsteifer Flügel, wie ich ihn bisher ohne Beplankung und ohne Rippenaufleimer noch nicht erlebt hatte. Da ich als äußere Leisten des Holmes aus Gewichtsgründen nur Balsa (hart) und für die Ober- und Unterseite mit Ausnahme des Flügelwurzelbereiches nur 2-mm-Balsa verwendet habe, ließ allerdings die Biegefestigkeit zu wünschen übrig. Aus diesem Grund wurden in der Mitte des Holmes oben und unten noch 8-mm-Balsastege eingeklebt. Damit war der Flügel dann in jeder Beziehung bocksteif.

Fesselflug-Extras

Für den Einsatz als Fesselflugmodell wurde nun das Fesselflugsegment mit den bereits angebrachten Steuerleinen drehbar im Holm des linken Flügels gelagert. Auf dem Teil des Steuersegments, in dem normalerweise das Höhenrudergestänge eingehängt wird, wurde ein Rundmagnet so angebracht, dass dieser sich beim Bewegen des Steuersegmentes in einem Halbkreis um den am Flügel fest verklebten Hallsensor bewegt. Die Leinenausführungen auf der Außenseite des linken Flügels bestehen aus Innenteilen von Lüsterklemmen, auf die zwei kurze Messingröhrchen aufgelötet wurden. Diese sogenannten Leadouts werden auf einem teilbaren Drahtbügel festgeschraubt, der am Außenflügel ebenfalls mit Lüsterklemmen befestigt werden kann.

Für den RC-Flug werden die Steuerleinen auf der Rückseite einer kleinen Abdeckungsplatte eingehängt, die an den Außenflügel angeschraubt wird und den Holm verschließt. Da die 20 m langen Steuerleinen doch einiges an Gewicht aufbringen, wurde auf der Außenseite des rechten Flügels eine kleine Bleikammer vorgesehen, die ebenfalls mit einer angeschraubten Abdeckplatte verschlossen wird. Für den Fesselflug kann somit ein das Leinengewicht ausgleichendes Bleigewicht im rechten Außenflügel verstaut werden.

Nachdem die Flügel rohbaufertig waren, konnte die Flügelsteckung im Rumpf fertiggestellt werden. Anschließend wurden die Steckkontakte für die Flächenservos und den Hallsensor so in Rumpf und Flügel eingebaut, dass sich beim Anstecken alles automatisch anschließt. Hierzu habe ich die bekannten Hochstromstecker von Multiplex verwendet. Damit die Anschlussrippen der Flügel bei den relativ stramm zusammenpassenden Anschlüssen nicht nachgeben, musste noch eine zusätzliche Verstrebung in die Flügel eingebaut werden.

Die Leitwerke…

… sind in einfacher Gitterbauweise erstellt und von daher nichts Besonderes. Erwähnenswert hierzu ist lediglich die Art und Weise der Ausgestaltung des Rumpf-Leitwerk-Übergangs. Da ich die Leitwerke erst bebügeln und dann in den ebenfalls fertig bebügelten Rumpf einkleben wollte, habe ich mir eine Hilfskonstruktion erstellt, die anstelle des Leitwerks an den Rumpf geheftet wurde. Die Übergangsklötze aus Balsa wurden an der Vorderseite am Rumpf angeklebt und zusammen mit dem Hilfskonstrukt zurechtgehobelt und verschliffen. Danach konnte das „Minileitwerk“ an der Schraube wieder herausgezogen werden. Mit dem Ergebnis war ich ganz zufrieden. Zum Bebügeln wurde das Teil ebenfalls wieder eingeschoben, so dass die Übergänge beim Bügeln nicht abbrechen konnten.

Langer Baustopp

Jetzt fehlte eigentlich nur noch die Kabinenhaube. Und die hat zu einem längeren Baustopp geführt, weil sie für meine relativ kleine Tiefziehbox einfach zu groß war. Also musste zuerst eine neue und größere Tiefziehbox gebaut werden. Die Platte zum Einklemmen des Klarsichtmaterials sollte genau die Größe eines Backblechs unseres Backofens bekommen und so gebaut sein, dass man sie auch wie ein Backblech in den Ofen einschieben kann. Der Plan war also klar, die Umsetzung hat sich jedoch erheblich verzögert.

Einerseits hatte ich größere Reparaturarbeiten nach unglücklichen Abstürzen von zwei meiner Modelle und andererseits kam ein Elektronikprojekt dazwischen. Letzteres sollte sich später jedoch für das Projekt BiC-Fly als besonderer Glücksfall erweisen. Irgendwann war es aber dann doch geschafft und die produzierte Haube war das erste Werk mit der neuen Tiefziehbox. Zu meiner Schande muss ich gestehen, dass ich in Sachen Positivform entgegen meiner sonstigen Gewohnheiten etwas schludrig war, weil ich eben schnell fertig werden wollte. Wenn man ganz genau hinschaut, sieht man das der Haube auch an. Das Ganze war aber gerade noch erträglich, so dass ich es dabei bewenden ließ.

Der Erstflug…

… des fertigen Flugzeugs erfolgte als RC-Modell. Dies einfach deshalb, weil meine RC-Fertigkeiten deutlich besser sind als die beim Fesselfliegen. Das Einfliegen war dann auch nur eine wenig spannende Pflichtübung. Das Modell flog wie erwartet und war um alle Achsen sehr agil. Speziell getestet habe ich die Steuerbarkeit um die Querachse, um zu erkunden, ob das verwendete Profil auch wirklich für den Fesselflug geeignet wäre. Ich konnte dabei sehr enge Loopings fliegen und war schließlich davon überzeugt, dass das Modell auch beim Fesselfliegen eine gute Figur machen würde. Also musste jetzt nur noch die Elektronik gewechselt werden, damit der Leinentest beginnen konnte.

Fesselflug-Zweifel

Obwohl die Fesselflug-Servoelektronik bereits ausgiebig getestet war, kamen mir nun doch Zweifel, ob die Sache beim erreichten Sachstand hinreichend praxistauglich wäre. Zum Fesselfliegen müsste ja nun der Empfänger ausgebaut werden. An seine Stelle käme die Fesselflugelektronik und zusätzlich ein Fesselflug-Timer für die Ansteuerung des Fahrtreglers. Also ein aufwändiges Ab-, Anund Umstecken – und das bei jedem Wechsel vom RC- zum Fesselflug und umgekehrt. Für die vielen Steckverbindungen wäre das auf Dauer sicher kein zuträgliches Verfahren. Ich habe deshalb erwogen, sämtliche Signalleitungen auf irgendeine Weise umschaltbar zu machen. Aber letztlich habe ich alle angedachten Lösungsvarianten als unschön verworfen. Irgendwie war ich fast schon drauf und dran, das Modell auf Fesselflug umzurüsten und es dann einfach dabei zu belassen. Damit wäre aber die ursprüngliche Idee aufgegeben worden und die Sache mit dem Modellnamen fast schon verraten gewesen. Folge war eine wieder etwas längere Schaffenspause, in der ich immer wieder überlegt habe, wie man das Problem pfiffig lösen könnte.

Die Erkenntnis

Irgendwann beim erneuten Grübeln fiel dann der Groschen im Oberstübchen. Und zwar so, dass es fast schon hörbar gewesen wäre. Bei dem oben erwähnten, zwischengeschobenen Elektronikprojekt handelte es sich um den Bau eines speziellen 2,4-GHz-Senders für den Fesselflug mit Scale- und Semiscale-Modellen. In diesem Zusammenhang musste ich mich mit dem Thema Servo-Summensignal auseinander setzen. Dies sollte mir jetzt zugute kommen. Und zwar in Verbindung mit den modernen Empfängern, die aus Sicherheitsgründen mit einem zusätzlichen Satellitenempfänger betrieben werden können. Im Falle meines Jeti-Rex-Empfängers kann man einige Steckplätze für unterschiedliche Zwecke verwenden. Unter anderem auch für den Anschluss eines Satellitenempfängers, der an diesem Anschluss ein Servo-Summensignal abliefert, das dann zum Tragen kommt, wenn die Verbindung des Hauptempfängers zum Sender stark gestört oder ausgefallen ist.

Die Idee war also, die Fesselflugelektronik völlig neu zu gestalten, indem sie nicht mehr selbst die einzelnen Servosignale erzeugt und auf Steckplätze ausgibt, sondern nur ein Ser-vo-Summensignal generiert und damit dem Fernsteuerungsempfänger einen Satellitenempfänger vorgaukelt. Man müsste nur dafür sorgen, dass die Verbindung zwischen Sender und Hauptempfänger gestört und dadurch das Kommando von der Fesselflugelektronik übernommen wird. Diese „erforderliche Störung“ könnte ganz simpel damit erreicht werden, dass man einfach den Sender ausschaltet.

Neues Konzept

Abgesehen vom wahrscheinlich speziell zu behandelnden Gaskanal bräuchte man damit keine Servos meh umzustecken. Es wäre nur eine zusätzliche Steckverbindung zwischen der Fesselflugelektronik und dem Empfänger erforderlich. Ein weiterer Vorteil wäre, dass die Hardware für die neue Elektronik wesentlich einfacher ausfallen würde und damit auch viel weniger Lötarbeit entstünde. Als Tüpfelchen auf dem i könnte sogar eine bereits vorbestückte, kleine SMD-Platine mit einem einfachen PICAXE 08M2 verwendet werden.

Alles fast schon zu schön, um wirklich wahr zu sein! Auf jeden Fall aber aussichtsreich genug, um die Sache konkret anzugehen. Der Hauptaufwand lag natürlich nicht beim Löten. Dieses beschränkte sich im ersten Anlauf auf das Anlöten einer Stiftleise, einer Buchsenleiste und eines Kondensators. Der Hauptaufwand bestand vielmehr im Programmieren, hielt sich aber dennoch sehr in Grenzen, da ich ja bereits Erfahrung bei der Erzeugung eines Summensignals gesammelt hatte.

Die ersten Tests mit der neuen Elektronik verliefen auf Anhieb positiv. Alle Ruder bewegten sich wie gewünscht. Einziger kleiner Haken war und ist, dass der Empfänger das Satelliten-Signal erst dann akzeptiert, wenn er vorher einmal an den Sender gebunden wurde. Das heißt, ich muss nun immer zuerst den Sender und dann den Empfänger einschalten. Nach dem Binden des Empfängers kann der Sender ausgeschaltet werden. Danach funktioniert die Fesselflugsteuerung. Im Gegensatz zu sonst muss ich also meinen Sender mitnehmen, wenn ich zum Fesselfliegen gehe. Verglichen mit dem Aufwand des Umrüstens bei der alten Elektronik ist das aber ein Umstand, den ich gerne in Kauf nehme.

Letztes Problem

Jetzt galt es nur noch, das Thema Gassignal in den Griff zu bekommen, da die Gassteuerung beim Fesselflug ja nicht über den Empfänger, sondern über den Fesselflugtimer erfolgen muss. Zunächst habe ich mir überlegt, die Impulsleitung zum Regler einfach umschaltbar zu gestalten, was mir aber auch wieder irgendwie gegen den Strich ging. Diesmal ließ die Erleuchtung aber nicht mehr so lange auf sich warten. Nach dem Motto, wenn schon Summensignal, dann aber auch vollständig, sollte das Timersignal nicht direkt an den Regler, sondern an die neue Steuerungselektronik gehen. Das Signal müsste dann nur eingelesen und in das Summensignal mit eingearbeitet werden. Die Hardware-Arbeit beschränkte sich dabei auf ein zusätzliches Anlöten eines Servokabels, das zum Timer geht. Der Regler bleibt damit dann ebenfalls ständig im Empfänger stecken.

Neuer Fehler

Nach der Anpassung des Programms wurden die ersten Tests mit dem Oszilloskop gemacht. Dabei sah es anfangs eigentlich ganz gut aus. Per vermeintlichem Zufall bin ich dann aber immer wieder auf Summensignale gestoßen, deren Framerate nicht 20, sondern knapp 40 Millisekunden betrug. Zunächst war mir das völlig unerklärlich. Bis ich dahinter kam, dass die Sache von der Stellung der Servos abhängig war. Der Fehler trat immer dann auf, wenn mehr als zwei Servosignale die maximale Länge von 2 Millisekunden hatten.

Der Grund war, dass ich bei der neuen Programmversion auf die eigene Programmierung der Länge der Framerate verzichtet habe, weil diese ja durch das einzulesende Gassignal vorgegeben wird. Also Gassignal lesen, Summensignal erzeugen und die Pause im Summensignal durch das Warten auf die nächste Eingabe erzeugen. Das funktioniert aber nur so lange, wie die Aufbereitung des Summensignals auch wirklich in der Zeit bis zum nächsten Eintreffen des neuen Gassignals komplett erledigt ist. Die Länge der zu erzeugenden Servoimpulse geht dabei als Verarbeitungszeit verloren, weil der Prozessor bei einem Pulsout-Befehl erst nach Ablauf der Pulszeit wieder für weitere Verarbeitungen zur Verfügung steht. Wenn also viele lange Impulse erzeugt werden müssen, dann bekommt man beim Einlesen des Gassignals nicht den nächsten Impuls, weil der während der Verarbeitungszeit knapp verpasst wurde. Somit war klar, dass die Programmlaufzeit verbessert werden müsste. Diverse Tuning-Maßnahmen führten zwar zu einer Verbesserung um einige Millisekunden, nicht aber zur kompletten Fehlerbehebung. Das Minimum, was ich bei der höchst möglichen Taktrate des Prozessors und bei maximal langen Impulsen für alle Servos erreichen konnte, waren 21 Millisekunden. Diesen stand der 20-Millisekunden-Takt des Timersignals gegenüber.

Außergewöhnliche Lösung

Da mein Timer ebenfalls ein Eigenbau ist, habe ich kurzerhand dessen Framerate für das Gassignal von 20 auf 21 Millisekunden hochgesetzt. Die Servos funktionieren damit genau so problemlos wie mit 20 Millisekunden. Dem Regler ist das offensichtlich auch egal, er funktioniert damit ebenfalls einwandfrei. Damit war dieses Problem nun auch gelöst und für das Gassignal keine gesonderte Hinund Her-Schalterei mehr erforderlich. Zusätzlicher, positiver Nebeneffekt: Die neue Fesselflugsteuerung ist deutlich kleiner und leichter als die alte.

Ab an die Leine

Jetzt war alles so weit perfekt, dass der erste Fesselflug erfolgen konnte. Für die Servoeinstellungen wurden die gleichen Positionen und Wege wie auf der Fernsteuerung programmiert. Wie bei der Erprobung des Experimentix wurde die Flugzeit für die ersten Runden auf eine Minute beschränkt. Obwohl zu vermuten war, dass der Schwerpunkt fürs Fesselfliegen etwas weiter nach vorne müsste, wollte ich es doch mal ohne Gewichtsveränderung probieren. Im Gegensatz zum ersten RC-Flug war ich mächtig nervös und meine Knie verdächtig weich. Nachdem die Leinen angehängt und der Leinengriff richtig eingestellt war, gab es kein Zurück mehr. Mein Freund Walle startete den Motor und ab ging die Post. Abheben problemlos, mächtig viel Leinenzug und der Flieger kaum waagrecht zu halten. Nach einer Minute nervösem Wellenfliegen dann endlich die Erlösung in Form der hell leuchtenden LED, die das Abschalten des Motors in den nächsten 10 Sekunden ankündigt. Die Landung dann wieder problemlos. Anschließend die fast peinliche Frage: Warum musste ich mir das eigentlich antun? War doch von vornherein klar, dass der Schwerpunkt weiter nach vorne muss.

Zweiter Flug

Leider liegt der Antriebsakku schon am vorderen Anschlag. Bleibt also keine andere Möglichkeit, als Blei in die Schnauze zu geben. Das tut beim Fesselfliegen natürlich besonders weh, weil hier die grundsätzliche Devise „leicht fliegt besser“ aufgrund der engen Flugfiguren wesentlich deutlicher zum Tragen kommt als beim RC-Fliegen. Also Blei rein und nächster Versuch mit gleicher Flugzeit. Da der Leinenzug im vorigen Flug sehr stark und die Rundenzeiten eher zu kurz waren, wird zusätzlich die Motordrehzahl um 200 1/min zurückgenommen. Jetzt sieht der einfache Kreisflug deutlich besser aus. Nach dem erneuten Ein-Minuten-Flug bin ich nur noch halb so nervös wie nach dem ersten.

Weitere Optimierungsflüge

Für die nächsten Flüge wird die Flugzeit auf zwei Minuten erhöht. Zunächst erfolgt eine einfache Erprobung des Höhenruders. Dabei fällt auf, dass es deutlich zu schwach reagiert. Damit traue ich mich nicht, einen Looping zu fliegen. Also Laptop anwerfen und die Ruderausschläge für das Höhenruder softwareseitig deutlich erhöhen. Beim nächsten Flug dann der erste Looping. So richtig rund wird er nicht und unten herum fühlt sich die ganze Sache irgendwie komisch an. Also Höhenruderausschlag nochmal etwas vergrößern.

Schließlich erprobe ich – nach den etwas besseren Loopings – den Rückenflug und den ersten negativen Loop. Beides ist okay, der negative Looping fühlt sich durchgehend besser an als der positive. Horizontale Achten gelingen ganz gut. Den letzten Flug des Tages mache ich dann mit einer Flugzeit von drei Minuten. Bis auf einen Wingover bin ich dabei alles geflogen, was ich fesselfliegerisch so drauf habe. Dazu muss ich natürlich zugeben, dass ich kein Profi, sondern allenfalls ein fortgeschrittener Anfänger bin. Alles in allem bin ich mit den ersten Flügen sehr zufrieden.

Notwendige Nachbesserungen

Die genaue Analyse der Höhenruderausschläge zeigte, dass die Ausschläge nach oben und unten nicht symmetrisch verliefen. Dies kam dadurch zustande, dass der Servohebelarm bei Nullstellung des Höhenruders nicht genau in der Mitte war. Bei den kleineren Ausschlägen beim RC-Flug kam das nicht so zum Tragen. Fürs Fesselfliegen werden jedoch deutlich größere Ausschläge benötigt, weil die geflogenen Radien deutlich kleiner sind. Diese Asymmetrie war auch der Grund dafür, dass beim positiven Looping zum Vollausschlag hin das weitere Ziehen an der Leine kaum noch Weg am Höhenruder ergab, weshalb sich die positiven Loopings auch so ungewohnt anfühlten. Das Problem wurde durch eine bessere Ausrichtung des Servohebelarmes und durch ein weiter außen eingehängtes Gestänge behoben. Die Servowege konnten dadurch wieder verkleinert werden, so dass das Thema Kreisbewegung keine so große Rolle mehr spielte. Als Nächstes stehen weitere Testflüge im Fesselflug mit der optimierten Höhenrudereinstellung an.

Was abschließend fehlt...

… sind zwei in Schreibschrift gestaltete große Schriftzüge „BiC-Fly“ und „RC + CL“, die ich – einen rechts und den anderen links – auf den Tragflächen aufbringen will. Ich habe dazu eine im Bereich Modellflug bekannte Firma angeschrieben und um ein entsprechendes Angebot gebeten. Eine Antwort erhielt ich jedoch nicht, so dass ich mir ein Schleppmesser für meine Portalfräse gekauft habe. Allerdings betrete ich da ein weiteres Neuland und muss zunächst einmal erste Gehversuche machen, bevor ich die geplanten Schriftzüge ausplotten und dann auf die Flügel aufbringen kann.

Die Moral von der Geschicht‘?

Vielleicht fragt sich ja so mancher Leser: Wozu um Himmels Willen braucht man ein solches Fluggerät? Einen Zwitter, der wahrscheinlich weder das eine noch das andere so richtig gut kann. Und in sowas dann auch noch so viel Aufwand reinstecken?

Sicherlich kann man das Ganze kritisch hinterfragen. Für mich war es aber ein Projekt, bei dem es mich einfach gereizt hat, einmal etwas ganz Ungewöhnliches zu machen. Etwas, das es so in dieser Form höchstwahrscheinlich noch nirgendwo gibt. Besonderen Spaß hat mir dabei gemacht, dass ich nicht nur an einer Front, sondern gleich an mehreren unterwegs war. Angefangen bei der Elektronik und Programmierung von Mikroprozessoren über die Konstruktion des Modells mittels CAD und Fertigung der einzelnen Bauteile mit CAM, bis hin zum klassischen Holz-Modellbau und zum RC- und Fesselfliegen. Das hat mich an einigen Stellen des Projektverlaufs ziemlich gefordert, weil ich mich in vieles erst mal einarbeiten musste (CAD/ CAM) und immer wieder neue Lösungsansätze gefragt waren. Und ich habe viel dazu gelernt. Auch nach 50 Jahren Flugmodellbau bin ich immer wieder davon fasziniert, wie vielseitig die Modellfliegerei doch sein kann. Insbesondere dann, wenn man es wagt, eingefahrene Wege zu verlassen und sich auf etwas vielleicht so Verrücktes wie den BiC-Fly einzulassen.