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Flugmodell

Ein Flugmodell ist meist eine verkleinerte Nachbildung eines Luftfahrzeuges (Flugzeug, Hubschrauber, Rakete), wobei es weder eine scharfe Abgrenzung zum Spielzeug oder Sportgerät, noch zu kommerziellen, wissenschaftlichen oder militärischen Anwendungen gibt, wie zum Beispiel ferngelenkten Drohnen. Flugmodelle werden auch zur Simulation und zum Testen realer Flugzeuge verwendet. Historisch gesehen sind sie älter als bemannte Flugzeuge (siehe Geschichte der Luftfahrt, Unbemannte Luftfahrt, Flugpionier).

Inhaltsverzeichnis

Einführung

Der Bau solcher Flugmodelle wird im Rahmen des Modellbaus verbreitet als Hobby betrieben.

Flugmodelle gibt es sowohl fertig als auch als Bausatz zu kaufen. Manche Flugmodelle besitzen zahlreiche Funktionen ihrer Vorbilder, von denen sie ein detailgetreuer Nachbau sein können.

Flugmodelle gibt es in vielen Bauvarianten (siehe Einteilung). In vielen Sparten werden Wettkämpfe um Bestleistungen ausgetragen – bis hin zu Weltmeisterschaften – wobei die einzelnen Kategorien meist noch in weitere Unterklassen geteilt sind.

Es gibt eine ganze Industrie, die in großer Vielfalt Bausätze und -kästen mit verschiedensten Vorfertigungsgraden für alle möglichen Kategorien anbietet. Daneben gibt es auch zahlreiche Fertigmodelle. Ihre Größen können von einigen Zentimetern bis zu mehreren Metern betragen.

Die derzeit interessantesten Modelle stellen die Nachbauten von turbinengetriebenen Großmodellen dar, da mit den heute erhältlichen Modell-Turbinen ausreichend Schub für den benötigten Vortrieb auch sehr großer Modelle zur Verfügung steht.

Geschichte

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. Im folgenden eine (sicher unvollständige) Liste aus der Geschichte der Luftfahrt.

Der Mathematiker und Philosoph Archytas von Tarent, * 428 v. Chr., gilt als Erbauer eines flugfähigen Vogelmodells (die berühmte Taube von Archytas). 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 (Beruf) wurde schon vor dem Ersten Weltkrieg populär. Bereits 1913 erschien ein Buch von P. L. Biegenwald „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 populärer, bekannt war damals z. B. der „Kratmo“. Die ersten erfolgreichen Funkfernsteuerungsversuche wurden in der zweiten Hälfte der 1930er Jahre durchgeführt. Nach 1950 wurden Funkfernsteuerungen zuerst als Röhrengeräte, die große und schwere Batterien benötigten, später mit Transistoren durch kommerzielle Fertigung weiter verbreitet. Aber erst mit der Digitalisierung und damit Steuermöglichkeit wie durch einen Piloten, der im Flugzeug drinsitzt, ab Mitte der 1960er Jahre wirklich populär.

Ein einfaches Segelflug–Modell, das vielen jungen Menschen in den 50er und 60er Jahren als Einstiegsmodell diente, war der Der kleine UHU. Zudem waren Modelle mit Elektro- oder Benzinmotor zu schwer und zu teuer.

Einteilungen

Es gibt verschiedene Möglichkeiten der Einteilung.

Die internationale Interessenvertretung FAI (Fédération Aéronautique Internationale) unterteilt Klassen nach denen Wettkämpfe ausgetragen werden oder Rekorde registriert werden. Während so aus historischen Gründen freifliegende Modelle in zahlreiche Klassen unterteilt wurden, fehlen andere spezielle Modelle völlig.

Andere Einteilungen sind nach dem Flugprinzip (leichter/schwerer als Luft), dem Antrieb (ohne Antrieb, Verbrennungs- oder Elektromotorantrieb, Raketenantrieb), der Steuerung (ohne Steuerung, leinengesteuert, ferngesteuert, programmgesteuert) oder dem Einsatz (Segler, Kunstflugmodelle, Speedmodelle, Wettkampfmodelle, Scalemodelle, Senkrechtstarter) gegliedert.

Flugfähige Flugmodelle

Flugprinzip

Leichter als Luft

Modelle mit statischem Auftrieb:

Schwerer als Luft – dynamischer Auftrieb

Modelle ohne statischen Auftrieb:

Schwerer als Luft – Rückstoßantrieb

Steuerung

Freifliegende Flugmodelle

Freifliegende Modelle fliegen ohne Steuerung durch einen Piloten, jedoch sind Eigensteuerungen (Magnetsteuerung) möglich.

Freifliegende Modelle werden durch die Fédération Aéronautique Internationale (FAI) in folgende Klassen eingeteilt:

Leinengesteuerte Modelle / Fesselflieger

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.

Ferngesteuerte Flugmodelle

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), jedoch sind auch andere physikalische Prinzipien (optisch, akustisch) möglich, aber ungebräuchlich.

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.

Programmgesteuerte Modelle

In der einfachsten Form besteht eine Programmsteuerung aus einem Zeitschalter. Diese sind bereits bei einigen Freifugklassen üblich um 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) realisieren.

Die Miniaturisierung von Navigations-, Funk- und Computer-Komponenten erlaubt auch für den Modellflug Autopilot- und Programm-Steuerungen. Diese Modelle können je nach Anwendungsfall sowohl zu frei fliegenden Modellen, als auch zu ferngesteuerten Modellen gezählt werden.

Ein bekanntes Beispiel ist das Trans-Atlantik-Modell 5 aus dem Jahr 2003, das über 99 Prozent seines Transatlantikfluges programmgesteuert absolviert hat.

Wissenschaftliche und militärische Drohnen (unbemanntes Luftfahrzeug) zählen auch zu dieser Kategorie.

Standmodelle

Standmodelle sind nicht flugfähig. Grob lässt sich hier zwischen originalgetreuen Modellen zu Dokumentations- und Ausstellungszwecken (Scalemodelle) und simpleren Funktionsmodellen (z. B. ein Windkanalmodell) unterscheiden.

Bei Scalemodellen sind die Maßstäbe 1:32, 1:48, 1:72 und für mehrmotorige Modelle 1:144 gebräuchlich. Ein bekannter Hersteller ist Herpa Wings.

Fernsteuerungen

Es gibt verschiedene Sorten von Anlagen, Sendern oder auch Fernsteuerungen. Man unterscheidet zum Beispiel Hand- und Pultsender.

Magnetsteuerung

Die Richtungssteuerung erfolgt direkt oder indirekt mittels Magnete durch das Erdmagnetfeld (Kompass). Der Übergang zur Programmsteuerung (z. B. Steuerung mittels elektronischem Kompass) ist fließend.

Leinenfernsteuerung

Fernsteuerung des Modells erfolgt mittels zwei oder mehrerer Leinen (meist Stahlseile). Dazu bewegt sich das Modell zwangsläufig auf einer Kreisbahn um den Piloten. Aufgrund der Beschränkung auf wenige Leinen sind nur ein bis zwei Steuerfunktionen (Höhenruder, Motordrossel) üblich.

Infrarot (Licht) Fernsteuerung

Übertragung der Steuerfunktionen mittels eines modulierten Lichtsignals (z. B. Infrarot). Da Lichtsignale genehmigungsfrei sind wird diese Art der Fernsteuerung gern bei Spielzeugmodellen, aber auch bei Indoor-Modellen eingesetzt.

Funkfernsteuerung

Übertragung der Steuerfunktionen mittels eines hochfrequenten elektromagnetischen Feldes (HF) durch eine Funkfernsteuerung.

Funkfernsteuerungen für (Flug)Modelle unterliegen bestimmten gesetzlichen und regulatorischen Vorschriften. In Europa (EU) ist allgemein der Frequenzbereich 35 MHz für Flugmodelle reserviert. Andere Frequenzbereiche (27, 40, 41, 72, 75, 433 MHz, 2,4 GHz) sind eventuell länderspezifisch unterschiedlich zugelassen oder sind nicht ausschließlich Flugmodellen vorbehalten.

Programmsteuerung

Die einfachste Form der Programmsteuerung sind einfache (mechanische) Zeitgeber. Diese werden häufig in Freiflugklassen (F1) zur Beendigung des Fluges nach Ablauf der maximalen Wertungszeiten benutzt.

Die Miniaturisierung von Navigations-, Funk- und Computer-Komponenten erlaubt auch für den Modellflug komplexere Autopilot- und Programm-Steuerungen, so dass der Übergang zu Drohnen fließend ist.

Sonstige Fernsteuerungen

Andere mögliche Fernsteuerungen arbeiten z. B. akustisch (Ultraschall), sind aber heute ungebräuchlich.

Antrieb

Der Antrieb erfolgt meist durch einen oder mehrere von einem Motor angetriebene Propeller. Anfangs wurden vor allem Gummimotoren, dann Pressluft- und CO2-Motoren eingesetzt. Später kamen Verbrennungsmotoren und inzwischen schon zu einem hohen Prozentsatz Elektromotoren zum Einsatz.

Weiterhin haben Modelle mit Turbinenantrieb ihr Nischendasein verlassen und bieten vor allem mit ihrem vorbildgetreuen Klang eine eigene Faszination.

Eine spezielle Abart des Antriebs mit Verbrennungsmotor oder Elektromotor ist der Impellerantrieb. Sie erlauben einen Antrieb ohne sichtbaren Propeller, aber ohne den Aufwand eines Turbinenantriebs. Für spezielle Zwecke kommt auch der Rückstoßantrieb in Form von Schwarzpulvertreibsätzen, Wasser-, Dampf- oder Druckluftraketen zum Einsatz.

Eine spezielle Form des Antriebs ist der elektrostatische Antrieb nach dem Biefeld-Brown-Effekt beim Lifter.

Rechtliches

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 (Ausnahme: Raketenantrieb) können ohne spezielle Aufstiegserlaubnis geflogen werden. Beim Einsatz eines Verbrennungsmotors muss dabei ein Mindestabstand von 1,5 km zu Wohngebieten eingehalten werden. Geeignete Modellflugplätze werden oft von Modellbauvereinen betrieben.

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 Flugplätzen möglich.

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.