REPORTAGE

F3B mit Motor

Eine neue Wettbewerbsklasse?


Zu einem ersten Praxistest kam es beim Oktoberfestpokal 2018 in München

Die Teilnehmerzahlen von F3B-Wettbewerben gehen dramatisch zurück. Viele kleine Maßnahmen steuern dagegen und zeigen teils auch Erfolge. Ähnlich gelagerte Wettbewerbsklassen kennen das Problem nicht. Ist der Aufwand mit der Hochstartwinde das Problem? Wird eine neue Elektroklasse für mehr Teilnehmer sorgen? Thomas Schorb hat sich mit dem Thema beschäftigt.

Die Zahl der F3B-Piloten bei FAI-World-Cup-Wettbewerben hat sich von 270 Piloten im Jahre 2013 auf 164 Piloten im Jahre 2018 um 40 Prozent verringert. Die Zahl der Wettbewerbe ging von 16 im Jahre 2014 auf elf im vergangenen Jahr zurück. Weiter schrumpfende Teilnehmerzahlen bergen die Gefahr, dass weitere Wettbewerbe wegen eines zu hohen finanziellen Risikos wegbrechen werden. Natürlich liegt der Hauptgrund in der Tatsache, dass wir in der Klasse F3B seit einiger Zeit kaum Nachwuchs haben. Die Maßnahme "Rookies" für die Wettbewerbe zu begeistern zeigt schon erste Erfolge. Ob sich damit das generelle Problem schrumpfender Teilnehmerzahlen langfristig lösen lässt, wird die Zukunft zei- gen. Auffällig ist die Tatsache, dass die Klassen F5J und F3K, die für den Start keine Winde benötigen, einen großen Zuspruch erfahren.

Hier könnte ein Ansatz liegen. Nämlich Piloten, denen der Umgang mit den Winden zu beschwerlich wurde, zurück zu gewinnen. Außer- dem neue Piloten oder Piloten aus anderen Elektroflugklassen für diese neue anspruchsvolle und vielseitige Klasse zu begeistern. Ein großer Vorteil der Elektrifizierung liegt darin, dass der Trainingsbetrieb wesentlich effizienter abläuft. Es entfällt der Aufbau der Winden, und man ist weitestgehend unabhängig von der herrschenden Windrichtung. Im Übrigen nutzen bereits einige F3B-Piloten elektrifizierte F3B-Modelle auch zum Training.

Die Regeln der Klasse F3B bezüglich Aufgaben Zeitflug, Streckenflug und Geschwindigkeitsflug werden soweit möglich übernommen. Nur der Hochstart wird durch den Start mit einem Elektromotor ersetzt. Dabei sollte der Start mit Elektromotor ebenfalls individuelle Entscheidungen ermöglichen. Wie etwa bei den verschiedenen Flugaufgaben und unterschiedlichen Wetterlagen bezüglich der aktuellen Flächenbelastung (Ballastierung). Programme mit konstanter Höhe für alle Piloten und alle Aufgaben - wie dies in England seit mehreren Jahren praktiziert wird - wurden von Beginn an verworfen. Individuelle Entscheidungen und das unterschiedliche Können des Piloten dürfen auch beim Start mit dem Elektromotor auf keinen Fall vernachlässigt werden. In einer Arbeitsgruppe mit Wettbewerbspiloten und Beratern aus Österreich, Belgien, Frankreich, Deutschland, Luxemburg und der Schweiz wurde ein Regelwerk erarbeitet, das vom DAeC für die Beschlussfassung bei der CIAM-Frühjahrstagung 2019 eingereicht wurde.

Beim Einsatz eines Elektromotors für den Start des Modells wollten wir aus den jahrelangen, leidvollen Erfahrungen bei der Normierung der Elektrowinde bei F3B lernen. Dabei von Anfang an entsprechende nachprüfbare Eckdaten bezüglich des Antriebs festlegen. Umfangreiche Vorversuche haben zunächst ergeben: Eine mittlere Eingangsleistung des Motors von 800 Watt bei einer maximalen Energiemenge von 400 Wmin, stellen einen guten Kompromiss zwischen einem sicheren Start ohne Gefahr eines Strömungsabrisses mit hoher Flächenbelastung und einer ausreichenden Höhe beim Geschwindigkeitsflug dar. Auch beim Streckenflug mit mittlerer bis hoher Flächenbelastung liegen die Höhen damit auf einem, mit der Klasse F3B vergleich-barem Niveau.

Allerdings ist beim Zeitflug bei einer niedrigen Flächenbelastung die Ausgangshöhe derart groß, dass alle Piloten im Regelfall die volle Punktzahl erreichen würden. Da uns dieses Phänomen schon seit Jahren in der Klasse F3B verfolgt, sollte hier wieder das individuelle fliegerische Können der Piloten in den Vordergrund gerückt werden. Aus diesem Grund wurde eine Höhenbewertung ähnlich der Klasse F5J eingeführt: je niedriger die Höhe beim Ausschalten des Motors desto geringer der Punktabzug.

Aus den bei Vorversuchen gewonnenen Ergebnissen wurden die charakteristischen Daten zunächst wie folgt festgelegt:

Minimale Flächenbelastung 35 g/qdm
Maximale Flächenbelastung 75 g/qdm
Maximale Flugmasse 5 kg
Maximale "Mittlere Eingangsleistung" 800 W (peak: 900 W)
Maximale Energie 400 Wmin
Maximale Laufzeit des Motors 30 s
Batterie jeder Typ
Motor jeder Motortyp
Minimaler Nasen-/Spinner Radius 7,5 mm

Das Modell wird durch die minimale und die maximale Flächenbelastung sowie die maximale Flugmasse beschrieben. Eine minimale Flächenbelastung von 35 Gramm/Quadratdezimeter erfordert keine spezielle Bauweise und keine teu- ren Materialien. Die Modelle bleiben also alltagstauglich. Der Antrieb ist über die maximale "Mittlere Eingangsleistung", die maximale "Peak- Leistung" und die maximale "Energiemenge" definiert. Die Angabe der "Mittleren Eingangsleistung" ist notwendig, da die Leistung sowohl von der Batteriespannung als auch vom Strom abhängt und deshalb über der Motorlaufzeit abfällt. Die Auswertung der "Mittleren Eingangs- leistung" ist allerdings nur richtig, wenn die gesamte zur Verfügung stehende Energiemenge verbraucht ist. Deshalb machen Stichproben nur nach einem Strecken- oder Geschwindigkeitsflug Sinn. Die "Peak-Leistung" wurde zunächst festgelegt um zu verhindern, dass in der ersten Startphase kurzzeitig eine deutlich höhere Motorleis- tung eingesetzt werden kann. Die "Mittlere Eingangsleistung" wird von einem Logger aufgezeichnet und angezeigt. Bei der Überschreitung des festgelegten Wertes erfolgt eine entsprechende Bestrafung mit zwei Punkten pro einem Watt. Da alle relevanten elektrischen Werte erfasst werden, kann jeder Motor und jede wieder aufladbare Batterie im benötigten Leistungsbereich eingesetzt werden. Da alle auf dem Markt befindlichen Komponenten einen hohen Wirkungsgrad aufweisen, kann mit Sicherheit auf eine Entwicklung eigener Teile verzichtet werden. Die Abschaltung des Motors erfolgt entweder manuell oder beim Erreichen der maximalen Energiemenge, beziehungsweise der maximalen Laufzeit. Ein erneutes Einschalten des Motors ist nicht möglich.

Beim Zeitflug beginnt die Flugzeit mit dem Einschalten des Motors. Der Beginn der Flugzeit beim Ausschalten des Motors hätte in vielen Fällen nicht eindeutig erkannt werden können. Die Schalllaufzeit würde die Zeitnahme zusätzlich verfälschen. Da beim Zeitflug im Regelfall nicht die volle Motorleistung eingesetzt und deshalb auch nicht die volle Energie verbraucht wird, wurde die Motorlaufzeit auf dreißig Sekunden begrenzt. Die Gesamtflugzeit wurde bei 600 Sekunden belassen. Damit beträgt die Zeit im reinen Segelflug nur noch 570 Sekunden. Auch diese Zeit stellt wegen der höheren Flächenbelastung der F3B-Elektro-Modelle gegenüber den F3B-Segelflugmodellen eine Herausforderung dar.

Für den Strecken- und Geschwindigkeitsflug musste eine Lösung gefunden werden, damit das Modell tatsächlich im Gleitflug ohne laufenden Motor in die Messstrecke einfliegt. Aus diesem Grund wurde eine Mindestzeit zwischen "Motor-Ein" und dem ersten Einflug an der A-Basis in Richtung B-Basis von 40 Sekunden festgelegt. Beim Unterschreiten dieser Zeitspanne bekommt der Pilot 300 Strafpunkte. Beim Geschwindigkeitsflug gilt darüber hinaus, dass der Pilot nach spätestens 90 Sekunden vom "Motor-Ein" in den Kurs eingeflogen sein muss. Wird diese Zeit überschritten, bekommt der Pilot ebenfalls 300 Strafpunkte. Und noch was: Bei Zwischenlandungen darf das Modell aus Sicherheitsgründen nicht gefangen werden.

Zu einem erster Praxistest kam es beim Oktoberfestpokal 2018 in München: Acht Piloten aus Österreich und Deutschland flogen in getrennten Gruppen mit getrennter Wertung beim F3B-Oktoberfestpokal mit. Die dabei gewonnenen Messwerte und Erfahrungen flossen in eine Fortschreibung des bisherigen Entwurfs des Regelwerks ein. Die Messungen während der Vorver- suche haben für die Flächenbelastungen im Bereich von 40 bis 60 Gramm/Quadratdezimeter bei einer "Mittleren Eingangsleistung" von 800 Watt zunächst einen Energiebedarf von 400 Wmin ergeben, um mit F3B vergleichbare Höhen zu erreichen. Die Auswertung der Messergebnisse vom "Oktoberfestpokal" hat ein etwas anderes Bild ergeben:

Beim Zeitflug mit der niedrigsten Flächenbelastung von 35 Gramm/Quadratdezimeter würden die Höhen circa 475 Meter betragen. Dies würde dazu führen, dass alle Piloten mit Sicherheit ihre volle Flugzeit erreichen. Aus diesem Grund wurde bei 250 Metern eine Höhengrenze eingeführt. Bis zu dieser "Höhengrenze" werden pro Höhenmeter ein halber Punkt und darüber drei Punkte abgezogen. Man muss also versuchen, den Motor in möglichst niedriger Höhe abzustellen und trotzdem die volle Flugzeit von zehn Minuten zu erreichen. Auf alle Fälle ist eine Überschreitung von 250 Metern Höhe zu vermeiden. Dies hätte nämlich katastrophale Auswirkungen auf das Ergebnis.

Beim Streckenflug hat sich herausgestellt, dass mit einer Energiemenge von 350 bis 375 Wmin bei einer Flächenbelastung von circa Gramm/Quadratdezimeter (Flugmasse von circa 3.000 Gramm) Ausgangshöhen zwischen 300 und 350 Metern erreicht werden. Dies hat bei den Helfern unter den Visieren das eine oder andere Mal schon Sichtprobleme verursacht. Beim Geschwindigkeitsflug mit einer Flächenbelastung von circa 60 Gramm/Quadratdezimeter (Flugmasse circa 3.500 Gramm) liegen die Ausgangshöhen mit circa 250 Metern im Bereich der F3B- Modelle.

Die Erfahrungen beim Oktoberfestpokal, bei dem nur F3B-Modelle mit Elektrorumpf eingesetzt wurden, ergaben, dass eine Energiebegrenzung auf nur 350 Wmin sinnvoll ist. Darüber hinaus entstand der Eindruck, dass eine zusätzliche Festlegung der Leistung und der "Peak-Leistung" überflüssig sind. Zwischenzeitliche Mes- sungen mit einem F5B-Modell ergaben, dass doch eine Leistungsbegrenzung und eine Festlegung einer minimalen Spannweite auf die Größenordnung von F3B-Modellen angeraten er- scheinen.

Gängige Wettbewerbsmodelle der Klasse F5B mit circa zwei Metern Spannweite, 27 Quadratdezimetern Fläche, circa 1,65 Kilogramm Gewicht und circa 61 Gramm/Quadratdezimeter Flächenbelastung erreichen bereits bei rund drei Sekunden Motorlaufzeit mit den verwendeten 6-kW- Antrieben Höhen von circa 400 Metern und verbrauchen dabei circa 250 Wmin. Aus diesem Grund sind die Eckdaten teilweise neu definiert worden (Auszug aus dem finalen Regelwerk in englischer Sprache):

Minimum wing-loading 35 g/dm²
Maximum wing-loading 75 g/dm²
Maximum flight mass 5 kg
Minimum wingspan 2,8 m
Maximum "Average Input power" 800 W
(During the total energy-consumption of 350 Wmin)
Maximum energy 350 + 1 Wmin
Maximum run-time of the motor 30 + 0.1 s
Battery Any type of rechargeable batteries (U ? 42 Volt)
Motor Any type of motor
Minimum nose-/spinner radius 2) 7.5 mm
(If a spinner with an air-inlet (d ? 6 mm) for better cooling of the motor ("turbo spinner", "cool nose", etc.) is used, this rule is not valid)

Aus den gemachten Erfahrungen wurde auf eine Begrenzung der Peak-Leistung verzichtet. Diese hängt sehr stark von den verwendeten Komponenten ab. Beim Einschalten des Motors kann systembedingt immer eine Leistungsspitze auftreten, die aber wegen der kurzen Zeit nicht als überhöhte Leistung gewertet werden kann.

Kommen wir zu den elektrischen Komponenten und deren Kontrolle. Bei der Auswahl des Motors und der wieder aufladbaren Batterie muss darauf geachtet werden, dass auf der ei- nen Seite die entsprechende Leistung und auf der anderen Seite auch noch ausreichend Batteriekapazität für zumindest einen Wiederholflug zur Verfügung steht. Im Augenblick sind zwei "Power-Units" messtechnisch erfasst und können für Neueinsteiger ohne großes Risiko eingesetzt werden (vgl. Tabelle). Selbstverständlich steht es jedem frei, seinen Antrieb im Bereich des vom Reglement vorgegebenen Rahmens selbst auszulegen. Regler mit Strombegrenzung (Stromregelung) haben den Vorteil, dass bei konstantem Strom die Leistung "nur noch" von der Batteriespannung abhängig ist; damit sind deutlich weniger iterative Schritte zur Einstellung der "Mittleren Eingangsleistung" notwendig. Der Logger misst die Batteriespannung direkt und den Strom über einen Messwiderstand (Shunt). Diese Anordnung erlaubt es, die Genauigkeit des Loggers einschließlich Messwiderstand mit relativ einfachen Mitteln zu überprüfen. Für diesen Test wurde von Ralf Decker eine entsprechende Messanordnung entwickelt. Hierbei wird der zu kontrollierende Logger einschließlich Shunt und der zugehörigen Batterie mit einer kalibrierten Logger-Einheit verglichen. Bei diesem Test werden eine Energiemenge 350+1 Wmin und eine "Motorlaufzeit" 30+0,1 Sekunden toleriert.

Für einige F3B-Modelle stehen bereits Elektrorümpfe zur Verfügung, so zum Beispiel "Pike Precision E" von Samba, "Fosa-E" von Baudis, "Avatar F3B-E" von Jitom, "Hurricane-E" von StratAir und "Radical Jazz-E" von Weberschock Development.

Als Logger (Limiter) wurde von AerobTec auf der Basis "Altis v4" eine Logger-Einheit entwickelt. Sie steht im Augenblick mit der Test-Version FW 9.3 noch mit einstellbarer Energiemenge und einstellbarer Motorlaufzeit zur Verfügung. Das System kann in absehbarer Zeit mit einem sogenannten "Automatic Timing"-System zu einer Gesamteinheit zusammengeschaltet werden, sodass beim Wettbewerb auf die offiziellen Zeitnehmer verzichtet werden kann. Von SM-Modellbau steht für den "Unilog 2" eine entsprechenden "Test-Version v1.15c" mit einstellbarer Energiemenge, aber fester Motorlaufzeit von 30 Sekunden zur Verfügung. Beide Systeme können ohne Abschaltung der Batterie-Versorgungsspannung über einen Taster oder einen Reed-Kontakt mit Magnet zurückgesetzt werden. Die Systeme sind noch nicht für den Einsatz für F3B-Elektro von der EDIC-Kommission homologiert. Dies kann in dem Zeitraum vorgenommen werden, in dem die Klasse F3B noch nicht als reguläre Klasse von der FAI/CIAM geführt wird.

Im laufenden Jahr sollen Veranstalter von F3B-Wettbewerben gewonnen werden, bei denen Piloten mit Elektroflugmodellen in eigenen Grup- pen mit getrennter Wertung mitfliegen können. Dies entspricht letztendlich der Vorstellung, die F3B-Wettbewerbe durch das Hinzuziehen von Piloten der Klasse E-F3B zu stützen. Selbstverständ-lich wären in der Anfangsphase reine E-F3B- Wettbewerbe für die neu hinzukommenden Piloten und zum Ausmerzen von Anlaufschwierigkeiten die bessere Lösung. Dies scheitert allerdings daran, dass wegen der geringen Teilnehmerzahl kein Veranstalter gewillt sein wird, die doch nicht unerhebliche Infrastruktur und die notwendigen Helfer zur Verfügung zu stellen. Zum Eingewöhnen wären auch E-F3B-Wettbewerbe mit nur Zeit- und Geschwindigkeitsflug denkbar. Das würde zumindest die Zahl der Helfer reduzieren.

Ich hoffe, dass der eine oder andere Lust verspürt, einmal in die Klasse E-F3B hinein zu schnuppern. Für den Anfang eignen sich F3B-ähnliche Modelle zwischen 2,8 und 3,4 Metern Spannweite. Unter www.f3b.de findet man das aktuelle Regelwerk sowie die Termine für die kommenden F3B-Wettbewerbe.

Thomas Schorb
Fotos: Günther Aichholzer, Pierre Rondel


Eng geht es zu, hier bei einem "Avatar-E" von Jitom, geflogen von Günther Aichholzer. Das Modell ist mit 2.140 Gramm und 35 Gramm/Quadratdezimeter Flächenbelastung auf die neue Klasse hin optimiert


Die erprobte Antriebseinheit von Reisenauer, nähere Angaben dazu in der Tabelle


Pierre Rondel in Frankreich testet das Reglement in seinen "Rotmilan" von Milan Demcisak


Die Unterschiede zwischen Segler- und Elektrorumpf der Hochleistungsmodelle sind nicht groß, aber entscheidend


Auch Pierre Rondel verwendet den Reisenauer-Antrieb in seinem "Shinto"


Mit dem "Shinto" hat Pierre Rondel schon wertvolle Beiträge für die Klasse leisten können


Die Logger-Einheit von AerobTec auf der Basis "Altis v4"


Von SM-Modellbau steht für den "Unilog 2" eine "Testversion v1.15c" zur Verfügung


Die Sieger der E-F3B-Klasse beim Oktoberfestpokal" in München (von links): Helmut Gruber (2.), Günther Aichholzer (1.), Stefan Sporer (3.). Alle drei aus Österreich. Foto: Wolfgang Berner


Diese zwei Antriebe wurden erprobt und können von Einsteigern ohne großes Risiko eingesetzt werden


Die charakteristischen Messdaten einer Antriebseinheit mit einem 4s-Lipo, gemessen mit einem "Unilog 2". Um die "Mittlere Eingangsleistung" noch etwas anzuheben, könnte der Strom noch um circa zwei Ampere erhöht werden


Die Auswertung der Messergebnisse vom Oktoberfestpokal



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