Porträt: modernisierte Ryan STA

RETROFIT

---

Das Original der Ryan STA wurde 1937 gebaut und war sicher eines der elegantesten Sport- und Trainingsflugzeuge dieser Epoche. Das Flugzeug mit Vollmetallrumpf und bespannten Flächen und Leitwerken war mit einem 125-PS-Reihenmotor bestückt. Das im Folgenden nachgebaute Vorbild wurde, nachdem es im Dienste der Mexikanischen Armee war, in den 60er Jahren von John Gosney in den USA erworben und restauriert, mit einem stärkeren Motor ausgestattet und für Kunstflugvorführungen eingesetzt. Dem sportlichen und eleganten Erscheinungsbild entsprechend, wurden die Ryan-Flugzeuge auch Bugatti der Lüfte genannt.

Das Modell, gebaut 1996

1996 bekam ich, nach vielen Helferstunden beim Hausbau meines Bruders, der ebenfalls Modellflieger ist, ein Flugmodell geschenkt. Es war aber kein Fertigmodell, sondern es war damals üblich, dass ein Modellflugzeug selbst gebaut werden musste. Ich hatte bereits Erfahrung mit Modell Bausätzen, aber auch schon ein paar Eigenkonstruktionen zum Fliegen gebracht.

Nach anfänglichem Grübeln, ob so ein „Scale-Modell“ wohl das Richtige für mich wäre, konnte ich mich doch mit dem Karton voller Holz anfreunden. Aus der Schachtel sollte ein Kunstflug-Tiefdecker im Maßstab 1:5 mit 183 cm Spannweite entstehen. Das zu erwartende Gewicht wurde mit etwa 4 kg angegeben.

Der Baukasten der Firma SIG aus den USA war sehr gut ausgestattet. Viel Balsaholz, alle Leisten und Brettchen, zum Teil profilgefräst, waren im bunten Karton, alles im Zollmaß gehalten. Zudem waren die Motorhaube und die Rad- und Fahrwerksverkleidungen aus Kunststoff dabei, welche noch zusammengeklebt werden mussten. Auch die Drähte für die Flächen- und Leitwerksverspannung lagen bei.

Speziell hervorzuheben sei der 1:1-Bauplan und die sehr gute Baubeschreibung in Englisch, gleich mit der passenden Scale-Dokumentation. Auch die Decals und Teile für den Cockpitausbau waren in guter Qualität vorhanden.

Die damalige Ausstattung

Was würde gut unter die Haube passen und vor allem, welche Leistung war gefordert? Ein Viertakt-Motor hätte mir zwar gefallen, war mir aber zu teuer. Daher wurde ein Super-Tigre-2-Takter mit 15 cm³ geordert, natürlich ein Glühzünder. Die Leistung sollte ausreichen, da in der Bauanleitung eher ein .60er mit 10 cm³ empfohlen wurde.

Der Bau des Modells ging dann recht flott von der Hand, der Rumpf entstand in üblicher Spanten/Gurt-Bauweise, die Flächen in Rippenbauweise. Für die Fahrwerke waren einfache gebogene Federstahldrähte in Z-Form vorgesehen, welche in einer Nutleiste der Flächen gelagert sind.

Das Modell war – wie auch das Original – mit Drähten verspannt, die Flugdrähte unter der Fläche zu den Fahrwerken und weiter zur Rumpfunterseite, die Landedrähte über der Fläche zur oberen Rumpfseite hin.

Die Art der Verspannung ist eher ungewöhnlich, war in den 30er Jahren aber wahrscheinlich eine Notwendigkeit, um leicht und stabil zu bauen. Beim Modell haben die Spanndrähte aber nur optischen Charakter.

Da vom Motor so wenig wie möglich zu sehen sein sollte, wurde er mit dem Zylinder nach unten eingebaut. Etwas Kopfzerbrechen machte mir aber der Schalldämpfer. Der sollte auch so gut wie möglich unter der Motorhaube verschwinden. Die Idee war, den Motor auf einem im Rumpf integrierten Träger zu befestigen. Dieser wurde aus Holz hergestellt und ragte vom Brandschott nach vorne und war in die Rumpfkonstruktion fest eingeklebt. Im Raum zwischen Motor und dem Brandschott wurde dann der Standardschalldämpfer senkrecht eingebaut, Auslass nach unten. Da musste die Haube ausgeschnitten werden. Mit einem Eigenbaukrümmer aus Kupferrohren wurde der Dämpfer mit dem Auslass des Motors verbunden.

Die einteilige Fläche und die Leitwerke wurden mit Gewebefolie bespannt und der Rumpf mit 50-g-Glasgewebe beschichtet. Nach der Grundierung des Rumpfes wurde das Modell in Rot und Weiß mit Polyurethan-Lack aus der Spraydose lackiert. Die damaligen Farben von Simprop waren sehr gut zu verarbeiten. Die schwarzen Karos an der Flächenunterseite und die seitlichen Streifen am Rumpf wurden mit Oracover-Klebefolie angebracht.

Nach dem restlichen Einbau der RC-Steuerung mit einem Multiplex 35-MHz-Empfänger und einem 4-zelligen NiCd-Akku war das Modell flugbereit. Der Schwerpunkt bei 30% der Flügeltiefe passte gemäß Bauanleitung. 4.350 g brachte das Modell mit Pilot auf die Waage. Der Pilot war übrigens ein Action-Figuraus der Spielzeugkiste meiner Söhne, sehr wohl mit Genehmigung entnommen. Aus Gewichtsgründen wurde er bis auf Kopf und Körper umgebaut.

Wie flog die Ryan?

Der Motor war ein lauter Geselle, da nur der Standard-Schalldämpfer eingebaut war. Einen Propeller mit 13×11 drehte er mit 8.900 1/min. Die Laufruhe war naturgemäß nicht die beste und der Motorträger zu wenig steif, daher wurde er zusätzlich durch 6-mm-Alurohre schräg zum Brandschott nach unten abgestützt.

Die ersten Flüge waren soweit in Ordnung, das Flugbild sehr schön. Probleme gab es aber fast jedes Mal mit der Landung. Der Pilot am Boden hatte dabei sicher auch seinen Anteil. Dabei zeigte sich auch, dass die Spanndrähte, welche über Kunststoffgabelköpfe eingehängt waren, aus den Laschen gerissen wurden. Dem wurde damit begegnet, dass dünne Spiralfedern dazwischen eingehängt wurden, was sich gut bewährte. Aber das starre Fahrwerk, welches keine Federung hatte, trug grundsätzlich zu den Hüpflandungen bei – auch mal mit einem Überschlag. Die seitliche Führung der Fahrwerksbeine war mäßig. Da musste nachgebessert werden.

Ich hatte den Federstahldraht mit einer Aufdopplung versehen, indem ich einen zweiten Stahldraht im Knick zur Fläche hin mit Bindedraht und Weichlot angebracht hatte. So war eine bessere Spurführung gewährleistet. Damit Landestöße zumindest in horizontaler Richtung ohne Beschädigung aufgefangen werden konnten, wurden die Fahrwerksbeine nach hinten zur Endleiste der Flächen abgestützt. Der Abstützpunkt wurde durch einen Silentblock, welcher auf Abscherung belastet wird, realisiert. Somit konnte das Fahrwerk nach hinten schwingen. Grundsätzlich war meine Ryan ein schönes Modell, die Landeeigenschaften aber immer noch mäßig und der Motor hatte so seine Tücken. Er lief nicht immer gleich gut, die Leerlauf/Vollgasübergänge waren nicht gut beherrschbar.

Da ich mich neuen Projekten zuwandte, wurde die Ryan 1999 in „Pension“ geschickt. Der Zustand des Modells war einwandfrei, es wurde in Folie eingewickelt und auf dem Dachboden verstaut.

Das Retrofit-Projekt

Fast zwanzig Jahre später reifte der Entschluss, meine alte Ryan vom Dachboden zu holen und sie zu elektrifizieren. Der Elektroantrieb hatte über die Jahre seinen Siegeszug bestritten und ich besaß mittlerweile auch mehrere Modelle mit E-Antrieb, vornehmlich Fertigmodelle.

Der Begriff Retrofit ist für mein Vorhaben treffend. In der Industrie ist es üblich, dass gut erhaltene Großmaschinen, welche in gutem mechanischen Zustand sind, mit einer neuen elektronischen Steuerung ausgerüstet werden und somit wieder auf den Stand der Technik sind. Mit einem Retrofitprojekt kann eine alte Maschine sehr effizient und mit vertretbarem Aufwand modernisiert werden, anstatt sie zu verschrotten. So sollte auch meine alte Ryan STA einem Retrofit unterzogen werden. Die Leistung des 15-cm³-Motors mit einem entsprechenden E-Antrieb zu erreichen, sollte möglich sein.

Für das zu erwartende Fluggewicht von 4,5 kg wählte ich anhand der Antriebsempfehlung von Hacker Motor in der Rubrik Sport/ Scale einen A50-16S-V2.1 mit 378 kV aus. Mit einem 6s-5.000-mAh-LiPo sollte eine Flugzeit von etwa neun Minuten möglich sein. Dazu wird eine APC 16×10E empfohlen. Die maximale Stromaufnahme liegt dabei bei 53 A. Der Regler sollte ein Master Basic 70 SB sein. Mit einer elektrischen Eingangsleistung von etwa 1,2 kW bei 6.800 1/min sollte der Methanoler locker ersetzt werden können.

Notwendige Änderungen

Es galt zum einen, den Motor entsprechend zu montieren und zum anderen, den Akku unterzubringen. Das Gewicht eines 6s-5.000er Akkus von SLS liegt bei etwa 820 g. Es war dabei wichtig, den Schwerpunkt wieder zu erreichen. Zudem bestand der Anspruch, den Akku bei montierter Fläche einfach wechseln zu können.

Zur Montage des Motors wurde der vorhandene Motorträger gekürzt und eine Trägerplatte aus 6-mm-Sperrholz senkrecht eingeklebt. Zusätzliche Sperrholzplatten erhöhen noch die Stabilität. Ein Seitenzug von 3° und 0° Sturz wurden berücksichtigt. Dass der Spinner dabei so gut wie möglich mittig und mit geringem Spalt zur Motorhaube zu liegen kam, war selbstverständlich.

Für den Akku wurde der ehemalige Tankraum vorgesehen. Die vertikale Position sollte so nahe wie möglich am Rumpfboden sein. Gerade bei Zweibeinfahrwerken neigen Modelle noch leichter zum Kopfstand, wenn der Schwerpunkt zu hoch ist. Das schien gut machbar. Die Öffnung für den Akkuwechsel war aber schon eine gewisse Herausforderung. Das insofern, dass von außen nichts zu sehen und an der Oberfläche des Rumpfs nichts verändert werden sollte.

Am Original meiner Ryan war das vordere Cockpit nicht ausgebaut und mit einem Blechdeckel verschlossen. Beim Modell hatte ich das mit 0,6-mm-Sperrholz imitiert, der Deckel war mit dünnem Doppelklebeband an der Rumpfoberseite befestigt.

Der Umriss des Deckels wurde mit Bleistift markiert und der Deckel entfernt. Mit einem scharfen Messer wurde die Oberfläche des Rumpfs ca. 2 mm kleiner aufgeschnitten. Die Öffnung war jetzt gerade so groß, dass der Akku schräg von oben eingeschoben werden konnte. Dieser liegt dann im Inneren auf einem 4-mm-Balsabrett und wird durch ein Stück harten Schaumstoff nach oben abgestützt. Das vorhandene Sperrholzbrett zum Cockpit hin wurde ausgefräst, damit der Akku die richtige Position hat und am Verrutschen nach hinten gehindert wird. Nach vorne stützt ihn ein Schaumstoffblock ab. Der Sperrholzdeckel wurde wieder mit dem ausgeschnittenen Teil der Rumpfoberseite verklebt und über eine Sperrholzlasche und einem Magnetverschluss zugehalten. Von außen ist daher nichts zu sehen.

Der Regler konnte mühelos unter der Motorhaube untergebracht werden. Nun brauchte es noch die Verkabelung. Als Akkuzuleitung wurde eine Lautsprecher-Zwillingslitze mit 6 mm² verwendet. Als Steckverbinder kamen 5,5-mm-Stecker und -Buchsen inklusive Antiblitz zum Einsatz. Nachdem die Leitung zwischen Akku und Regler doch etwa 35 cm lang ist, wurde auf halber Länge ein Kondensator mit 1.000-µF/35V eingelötet. Dazu wurde die Isolierung beider Pole über eine Länge von etwa einem Zentimeter über dem halben Durchmesser geöffnet, die Kondensatoranschlüsse angelötet und die blanken Stellen mit Schrumpfschlauch wieder isoliert.

Eigene Empfängerstrom-Versorgung?

Grundsätzlich braucht es keine eigene Versorgung, da das BEC des Reglers für die Versorgung der Servos ausreicht. Ich hatte jedoch einmal ein unangenehmes Erlebnis, wo sich ein Regler mit einer weißen Rauchfahne verabschiedete und ich nur noch tatenlos auf den Aufschlag meines Elektroseglers warten konnte. Die Ryan wäre mir zu schade, dies nochmal zu riskieren.

Ich hatte mir eine Schaltung überlegt, wie ich einen 4-zelligen NiMH-Eneloop mit 800 mAh als Sicherheits-Akku integrieren könnte. An der Steckerbank des Futaba-Empfängers R617F wird der Akku über einen Schiebeschalter angeschlossen, als ob es kein BEC gäbe. Die Steuerung (ohne Motor) würde damit schon funktionieren, auch wenn der Flugakku noch nicht angeschlossen ist. Jetzt wird in die Plusleitung am Empfängerkabel des Reglers eine Schottkydiode (SB560) eingelötet, sodass der Strom des BEC nur in Richtung Empfänger fließen kann. Ist dann das Reglerkabel am Empfänger eingesteckt, wird der Eneloop-Akku automatisch geladen. Im Empfänger sind Plus und Minus aller Servo-Steckanschlüsse mit einander verbunden. Die BEC-Spannung beträgt 5,5 V, am Empfänger liegen dann ca. 5,2 V. Dabei sollte vor dem ersten Zusammenschalten der Akku geladen sein, um einen zu hohen Ladestrom durch das BEC zu verhindern. Somit ist die Empfängerversorgung quasi doppelt ausgelegt: Fällt das BEC aus, dann übernimmt der Eneloop die Versorgung. Fällt der Eneloop aus, dann übernimmt das BEC. Im Normalfall speist das BEC den Empfänger und parallel dazu den Akku mit 5,2 V. Voraussetzung ist natürlich, dass der Schiebeschalter des Eneloop eingeschaltet ist, umgekehrt bleibt der Empfänger versorgt, wenn er nach dem Flug nicht ausgeschaltet wird.

Die Servos für das Höhen- und Seitenruder wurden durch neue Digitaltypen ersetzt. Für die Querruder und die Klappenfunktion wurden die vorhandenen Servos belassen. Das waren analoge Nano-BB-Servos von Multiplex. Nachdem diese vor dem Bespannen montiert und keine eigenen Deckel vorgesehen wurden, hätte ich die Bespannung aufschneiden müssen. Das musste nicht sein, denn die Servos funktionieren nach wie vor einwandfrei.

Der Schwerpunkt konnte während des Umbaus durch die Position des Akkus eingestellt werden. Wie sieht nun aber die Gewichtsbilanz zum Verbrenner-Modell aus? Das Modell wiegt jetzt 4.600 g, also 250 g mehr als die Glühzünder-Version ohne Sprit.

Jetzt wurde die maximale Stromaufnahme gemessen. Diese lag bei 50 A, was mit den Daten von Hacker übereinstimmt. Kühlprobleme sowohl für Motor und Regler waren keine zu erwarten, die Motorhaube bietet gute Voraussetzungen. Somit war für mich alles im grünen Bereich.

Fliegen mit dem Elektroantrieb

Nach den üblichen Erstflugvorbereitungen konnte die Ryan zum Start rollen. Wie gewohnt ist es bei Zweibeinfahrwerken nicht sinnvoll, mit Vollgas zu starten, sondern besser, langsam zu beschleunigen. Sonst kann das Manöver im schlimmsten Fall mit einem Überschlag enden.

Von der Graspiste abgehoben, zeigte die Ryan ein sehr neutrales Verhalten. Es musste nichts nachgetrimmt werden, das Modell flog auch bei unterschiedlichen Motorleistungen ohne Trimmkorrektur. Seitenzug und Sturz schienen gut zu passen. Die Motorleistung war mehr als ausreichend. Soweit ich mich noch an die Flüge mit dem Verbrenner-Modell erinnern kann, ist die Vollgasleistung in etwa gleich, der Elektromotor ist aber viel besser regelbar.

Durch den etwas zu kleinen Querruderausschlag ist die Rollgeschwindigkeit für meinen Geschmack zu gering. Eine Vergrößerung des Ausschlags ist aber schwer möglich. Dazu müsste die Bespannung aufgeschnitten werden, um längere Servohebel montieren zu können. Im Rückenflug muss nur wenig gedrückt werden – das ist ein Hinweis, dass auch der Schwerpunkt passt.

Alle klassischen Kunstflugfiguren waren sauber zu fliegen und das Flugbild ist einfach top – wie in den Neunzigern. Nach etwa sechs Minuten dachte ich ans Landen. Doch wie würde ich jetzt landen? Das war ja früher immer problematisch. Am Fahrwerk hatte ich nichts geändert. Die Ryan hat Landeklappen, voll ausgefahren werden 3% Tiefenruder dazu gemischt. Die Klappen wurden dann im Landeanflug voll gesetzt und das Modell mit Schleppgas zum Pistenrand geflogen. Es folgte ein leichtes Ziehen und es konnte ausgeschwebt werden. Der Flieger setzte sich ohne einen nennenswerten Hüpfer mit dem Hauptfahrwerk auf die Graspiste. Ich war sehr erfreut, dass der (Modell-) Oldtimer so gut flog. Der Akku hatte noch 60% Restkapazität, sodass der Timer am Sender ruhig auf neun Minuten gestellt werden konnte. In der Folge wurden an diesem Tag noch drei Flüge gemacht und die Landungen waren wirklich alle perfekt. Auch Durchstartmanöver waren kein Problem.

Woran lag es jetzt? War es der alte Flieger mit dem neuen Antrieb? Oder bin ich wirklich in all den Jahren ein besserer Pilot geworden? Wie auch immer, ein wesentlicher Punkt ist dem Elektroantrieb zuzuschreiben, der sehr feinfühlig und problemlos geregelt werden kann. Auch die Angst, einen Motorabsteller zu haben, gibt es nicht mehr.

So hat die Ryan wieder einen festen Platz in meinem Hangar bekommen und ist immer wieder im Einsatz. Es hat sich gelohnt und auch Spaß gemacht, die Ryan retrofit zu machen. Vielleicht ist das auch eine Anregung für andere Modellflieger, sich in dieser Art „Neues“ zu schaffen.