BAUPRAXIS

Auf die harte Tour

Tuning beim Swift S-1 Carbon von Tomahawk

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In der letzten Ausgabe haben wir den Swift S-1 Carbon von Tomahawk getestet. Ergebnis: Der Kunstflugsegler hat ein perfektes Packmaß, ist schnell aufgebaut und zeigt ab Werk erstaunliche Allround-Eigenschaften, sogar Gutmütigkeit, ist ein klasse Alltags-Modell. Aber es steckt noch mehr in ihm: Wer möchte, kann aus dem Tomahawk-Swift einen kompromisslosen, gnadenlos neutralen Kunstflug-Segler machen. Mit Hardcore-Servo-Lösungen, 100% mechanisch optimierten Anlenkungen, fast 0 Grad EWD und zurückverlegtem Schwerpunkt.

Rumpf-Verstärkungen

Meine erste Tuning-Maßnahme war die Verstärkung des Rumpfbootes. Es war für mich auch von vorneherein klar, dass ich in dieses Modell kein Einziehfahrwerk einbaue. Die Erfahrung aus vielen Jahren Hangflug hat gezeigt, dass Landungen nicht immer butterweich sind – man findet irgendwann jeden Stein am Hang. Deshalb habe ich sieben Lagen 80-g/m²-Glasmatte ins Rumpfboot laminiert. Das wiegt nur 40 g, bringt aber genau die Schlagfestigkeit, die ich haben wollte. Wenn man die einzelnen Lagen so ausschneidet, dass jede weitere um ein bis zwei Zentimeter größer ist, sieht man am Ende nur einen Rand. Und den auch nur, wenn man ganz genau hinschaut.

Querruderservos und -Anlenkungen

Die von mir verwendeten 15-mm-Ditex-Servos sind nur 2 mm länger als die vom Hersteller vorgesehenen Holzaufnahmen, das ist in einer Minute mit einem Fräser angepasst. Die Sicherung erfolgt mit einem GFK-Streifen, den vorgegebenen Ruderausschlag erreicht man bei 100% Servoweg am zweiten Loch im Servoarm, das ist vom Hersteller durchdacht vorbereitet. Allerdings sollte man nicht die Servohebel mit 90 Grad am Servo montieren, wenn eine Differenzierung des Querruders mechanisch erreicht werden soll. Wenn man den Servohebel um zwei Zacken nach vorne versetzt, bekommt man dagegen mechanisch genau den richtigen, großen Ausschlag nach oben und den kleineren Ausschlag nach unten – und das bei 100% Servoweg, man hat also die volle Servokraft und maximale Stellgenauigkeit genutzt. Alles, was man mittels Dual-Rate oder Differenzierung elektronisch reduziert, kostet im gleichen Maß Kraft und Stellgenauigkeit. Bereits an diesem frühen Punkt habe ich mich auch entschieden, die serienmäßigen Servodeckel zu tauschen gegen solche, die eine aerodynamische Verkleidung des Rudergestänges haben, erhältlich zum Beispiel bei PAF-Flugmodelle.

Die Landeklappen…

… sind die mit Abstand größten Klappen am Modell, die zudem am weitesten nach unten ausgeschlagen werden. Die Servos müssen also große Stellkräfte stemmen und zusätzlich starke Landestöße am Getriebe aushalten. Profiltiefe wäre beim Swift mehr als genug vorhanden auch für ein robustes 20-mm-Servo, die eingeharzte Servoaufnahme ist aber für ein 15-mm-Servo ausgelegt.

Das bereits eingeharzte Ruderhorn ist kurz und zudem nach vorne zum Servo geneigt. Da ich die Landeklappen nur nach unten fahren will, sollte der Anlenkpunkt am Ruder um mindestens den halben Gestängeweg hinter die Ruderachse gelegt werden. Wenn man den Servohebel im gleichen Winkel nach hinten versetzt, bekommt man eine symmetrische, starke Anlenkung, um die begrenzte Kraft eines 15-mm-Servos optimal auszunutzen. Durch den zu kurzen Ruderhebel, der zudem noch mittig über der Ruderachse steht, kann ich aber gar nicht so weit innen am Servo einhängen, um den maximalen Servoweg auszuschöpfen.

Die Tragflächenkabel...

... habe ich auf 4-Pin-Platinen von Emcotec und Multiplex-Steckern verlötet und so an der Flächenwurzel und am Rumpf montiert, dass beim Anstecken der Tragfläche die elektrischen Anschlüsse ebenfalls direkt verbunden sind. Dies ist insofern etwas knifflig, da die Steckung nicht genau 90 Grad zur Anschlussrippe läuft; der Stecker muss also soweit im Winkel aufgefüttert werden, dass er exakt im rechten Winkel zur Steckung steht. Dabei ist es sinnvoll, den Stecker zuerst am Rumpf zu fixieren; an der großen, offenen Flächenwurzel kann man dann die richtige Stelle für den Tragflächenstecker passend dazu definieren. Das hat auch einiges an Zeit gekostet, macht aber viel Sinn, denn beim späteren Aufbau des Modells sind die Flächen so in Sekunden montiert und gesichert. Ich habe den Kabelbaum im Flügel so ausgelegt, dass die Servos jederzeit demontiert werden können. Die Kabel in der Tragfläche habe ich einfach mit harten Schaumstoffstücken fixiert.

Meine Antriebswahl

Für mich stand von vornherein fest, dass ein 6-Zellen-Antrieb zum Einsatz kommt. Aus zwei Gründen: Zum einen kann man damit Antriebsleistungen um 2 kW realisieren und zum anderen habe ich bereits 6-Zellen-Akkus im Gebrauch. Ausgewählt habe ich einen Hacker C50-9L Competition, der im Verbund mit einer 17×13“-Luftschraube für genug Speed und Steigleistung sorgen soll. Angesteuert wird der Motor von einem Jeti Master Mezon 160, ausreichend dimensioniert, um die Ströme mit bis zu 110 A kontrollieren zu können. Ich habe dabei auf die Variante mit BEC gesetzt, um einen zusätzlichen Empfängerakku zu vermeiden.

Von Freudenthaler gibt es übrigens hervorragend passende Scale-Spinner, die sehr kurz gebaut sind und sich perfekt an die Rumpfkontur von vorbildgetreuen Modellen anpassen. Und sie haben einen weiteren Vorteil: Durch die versetzte Propelleraufnahme legen sich die Luftschraubenblätter sehr eng an den Rumpf an.

Einbau des Antriebs

Wenn man sich erst mal überwunden und die Rumpfspitze abgeschnitten hat, geht der Rest schnell von der Hand. Den 2-mm-CFK-Spant habe ich selbst angefertigt. Den starken Antrieb habe ich mit einem Motorsturz und Seitenzug von jeweils 1 Grad eingebaut. Zwar kommt durch den vorne offenen Spinner Kühlluft in den Rumpf, das ist aber zu wenig, um den Motor effektiv zu kühlen. Bei 5 Grad Außentemperatur hatte ich bis zu 70 Grad Motortemperatur, das wird im Sommer bei 30 Grad deutlich mehr und ist dann zu viel des Guten. Also habe ich unter dem Motor noch einen Kühlschacht eingebaut, der die Fahrtluft direkt auf den Motor leitet. Nach dieser Maßnahme pendelten sich die Temperaturen unter 50 Grad ein. Der Jeti-Temperatursensor, direkt zwischen die Kühlrippen des Motors geklebt, hat mir hier wertvolle Informationen geliefert. Den Master Mezon habe ich mittels Klettband an der Rumpfseitenwand angebracht, das hat sich bestens bewährt.

Einstellwinkeldifferenz und Schwerpunkt

Der vom Hersteller angegebene Schwerpunkt von 94 bis 104 mm liegt an der 320 mm tiefen Tragfläche in einem Bereich von 29 bis 33%, also tendenziell kopflastig. Beim Einbau des Antriebs habe ich das Höhenleitwerk digital auf null Grad eingemessen und dabei für die Tragfläche eine Einstellung von 1,8 Grad ermittelt. Beim in der letzten Ausgabe getesteten Muster wurden 1,5 Grad gemessen. Mit einer solchen EWD hat der Swift wie gesagt gute Allround-Eigenschaften und benimmt sich sehr gutmütig. Für einen reinrassigen Kunstflugsegler ist es aber zu viel. Das hat mich veranlasst, eine Akkurutsche einzubauen, die mir einen Schwerpunkt von rund 110 mm ermöglicht – damit ich auf eine typische EWD für Kunstflugsegler von knapp über 0 Grad zurückgehen kann.

Servos und Anlenkungen im Rumpf

Nachdem der Antrieb fertig eingebaut ist, wird auch klar, dass die Servos für Höhen- und Seitenruder sowie der Empfänger auf dem zentralen Rumpfbrett untergebracht werden. Entgegen der Bauanleitung habe ich das Servobrett so hoch wie möglich eingebaut, um für den Flugakku noch die Möglichkeit zu haben, einen 110-mm-Schwerpunkt zu erreichen. Dabei rutscht der Flugakku so weit nach hinten, dass er unter das Servobrett passen muss. Entscheidend ist, dass die Höhenruder- und Seitenruderanlenkung noch unterhalb der Flächensteckung durchlaufen kann. Für eine möglichst geringe Bauhöhe habe ich mir ein Lowprofile-Servo ausgesucht, mit seinen nur 26,7 mm ist das Ditex TD0905L perfekt geeignet, der Flugakku passt noch sauber unter das Servobrett. Das im Höhenruder vom Hersteller eingeharzte Ruderhorn ist kurz, laut Bauanleitung wird auch nur ein Ausschlag von +13/-10 mm benötigt. Aber selbst bei einem kürzestmöglichen Servohebel von nur 8 mm von der Servomitte ergibt sich ein deutlich größerer Ruderausschlag. Erst bei 60% des möglichen Servowegs komme ich auf die angegebenen Werte. Mit einer solchen Servowegreduzierung verschenkt man sich jedoch viel Ruderkraft und Stellgenauigkeit. Auch am Höhenrudersevo ist eine versetzte Anlenkung des Hebels von einer Zacke notwendig, damit die Differenzierung mechanisch erreicht wird.

Durch mein höher eingebautes Servobrett komme ich mit dem 5-mm-CFK-Gestänge nicht mehr durch den Seitenruderspant durch, er ist nicht hoch genug ausgenommen. In der Folge muss man den Rumpf an der Höhenruderauflage öffnen, um den Seitenruderspant zu erreichen. Mittels Dremel und Schleifkopf konnte ich den Spant um die benötigten 15 mm nach oben ausschleifen, womit das CFK-Rohr durchpasst. Da das CFK-Rohr sehr eng an der Rumpfseitenwand verläuft, habe ich einfach ein etwas festeres Schaumstoffstück mit einem V-Einschnitt an die Seitenwand geklebt, durch den das Rohr geführt wird.

Am Ende meines modifizierten Einbaus stellte ich fest, dass man nicht an die Höhenruderanlenkung herankommt; es ist nicht möglich, den M3-Stahlclip zu lösen, geschweige denn, ihn am Ruderhorn anzubringen, die Rumpföffnung am Heck ist zu klein dafür. Auf diese Weise lässt sich das Höhenleitwerk nicht montieren oder demontieren. Man könnte es nur demontieren, wenn man die Anlenkung am Höhenruderservo löst und das CFK-Rohr so weit nach hinten aus dem Rumpf rausschiebt, um an den Stahlclip zu kommen.

Empfänger, Kabel, Programmieren

Zu finalen Arbeiten gehören der Einbau des Empfängers und das saubere Verlegen aller Kabel. An Telemetrie verfüge ich über alle relevanten Daten aus dem Antrieb (wie Strom, Drehzahl und Kapazität), ein Vario informiert über die Steigleistung und von den sechs eingebauten Ditex-Servos bekomme ich Daten zur Stellkraft und dem notwendigen Strom. Die Programmierung ist insgesamt recht einfach, Butterfly und Gas steuere ich mit zwei getrennten Flugphasen über den Gasknüppel. Die Flächenbelastung liegt bei moderaten 73 g/dm²; die spätere Flugerprobung zeigte, dass durchaus Potenzial für ein 1 bis 2 kg Ballast für einen satteren Durchzug vorhanden wäre. Es ist aber kein Ballastschacht am Modell vorgesehen, man müsste das Gewicht also im Rumpfschwerpunkt unterbringen.

Erprobung von EWD und Schwerpunkt

Für mich war schnell klar, dass ich das 5.700 g wiegende Modell mit dem Vereinsstartwagen in die Luft befördere. Das ist eine sichere Startmethode, was man dabei aber lassen sollte: Versuchen, mit dem Seitenruder die Richtung zu beeinflussen. Erfolgreich ist das Modell nach wenigen Sekunden in der Luft, wenn man einfach Gas gibt, auch, wenn es nicht ganz genau in die gewünschte Richtung geht. Der ausgewählte Antrieb passt perfekt zum Swift. Die 17×13 Zoll große Freudenthaler-Luftschraube bringt bei rund 8.000 1/min den richtigen Speed und lässt die Maschine mit bis zu 30 m/s senkrecht steigen. Mit kurzen Laufzeiten ist man damit schnell auf 300 m Höhe. Ich habe auch eine 18,5×12“-Freudenthaler ausprobiert, wollte sehen, ob der Swift den größeren Durchmesser in bessere Steigleistung umsetzen kann. Das ist nicht der Fall, der Swift zeigt die beste Leistung bei 13 Zoll Steigung, 12 Zoll sind zu wenig.

Zur Abstimmung von EWD und Schwerpunkt habe ich zwanzig Eprobungsflüge unternommen und dabei die EWD sukzessive reduziert. Und gleichzeitig den Schwerpunkt entsprechend weiter nach hinten gelegt. Am Ende waren zehn Lagen Gewebeband am Höhenruder vorne unterlegt. Das bedeutet: Das nur 150 mm tiefe Höhenruder ist um 2,6 mm angehoben, die korrekte EWD für ein absolut neutrales Kunstflugverhalten liegt bei diesem Modell bei 0,2 Grad, der dazu passende Schwerpunkt bei 112 mm. Jetzt geht der Swift bolzengerade.

… und Action!

Mit 0,2 Grad EWD gibt es keinen Abfangbogen mehr: Wenn man aus 300 Meter senkrecht runter geht, behält das Modell diese Fluglage perfekt bei. Der erreichbare Top-Speed liegt bei rund 230 km/h, die Festigkeit der Zelle ist über jeden Zweifel erhaben. Die 20-mm-Strongalsteckung mit CFK-Füllung steckt das locker weg. Der Swift geht absolut sauber durch alle Rollfiguren. Langsame Rollen bei Top-Speed über 200 Meter gelingen genauso wie Vier-Punkt-Rollen. Im Rückenflug benötigt man mit meiner Einstellung auch nur sehr wenig Tiefe. Sogar mit Höchstgeschwindigkeit kann man auf dem Rücken sicher fliegen. Der ideale Höhenruderausschlag stellte sich bei +/- 9 mm ein: Damit kann ein Looping mit Halbgas und voll gezogenem Höhenruder geflogen werden, ohne dass die Strömung abreißt.

Die beste Gleitleistung zeigt das modifizierte Modell in einem Geschwindigkeitsbereich von 50 bis 80 km/h. Wird man zu langsam und zieht das Höhenruder bewusst voll durch, kann man den Strömungsabriss provozieren: Der Swift kündigt den Abriss durch ein deutliches Nicken an und bleibt dabei absolut beherrschbar. Nach dem Strömungsabriss liegt die Strömung schnell wieder an, wenn die Ruder in Neutralstellung sind. Der ultimative Härtetest ist ein Quadratlooping mit 200 m Kantenlänge: Rauf mit Antrieb, runter natürlich ohne, die Ecken hart geflogen. Die Steckung hält das aus, die Flächen gehen nur ganz leicht mit.

Mein Fazit

Der Swift S-1 Carbon von Tomahawk hat ein fantastisches fliegerisches Potenzial bei noch kompakten Ausmaßen. Mit den beschriebenen Modifikationen habe ich aus dem serienmäßig gutmütigen Kunstflug-Allrounder genau das Modell gemacht, das ich mir vorgestellt habe: mit messerscharfer Kunstflugkompetenz, absolut neutral eingestellt, mit einem großen Geschwindigkeitsspektrum, sehr guter Streckenflugleistung – und einem immer noch harmlosen Verhalten im Langsamflug und bei der Landung.