Einstellung des Hecks


Heck- Probleme wie Zittern oder Pendeln vermiesen manchmal den Spaß am Fliegen

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Warum sollte das Heck neutral eingestellt werden ?

Heckkreisel/Gyros stabilisieren die Position des Helikopters um die Hochachse. Sie sorgen dafür, dass das Heck des Helikopters in Position bleibt. Dabei bedienen sie sich elektronischer Micro- Sensoren, die jede noch so kleine Bewegung erfassen. Die von den Sensoren erfassten Signale werden im Kreisel verarbeitet und es wird ein Signal am Ausgang des Kreisels ausgeben, welches z.Bsp. ein Heckservo ansteuert.

Heute findet man Kreisel sehr oft in Form von 3 Achs Kreiseln. Das sind die sogenannten Flybarless- Systeme. Sie stabilisieren nicht nur eine Achse (Heck), sondern gleich 3 Achsen, nämlich auch Nick und Roll. Die Funktionsweise ist jedoch die gleiche, wie die eines reinen Heckkreisels. Daher gelten für die Einstellung von Heckkreiseln in FBL- Systemen die gleichen Regeln, wie für die Einstellung von reinen Heckkreiseln.

Es gibt zwei Modi, in denen ein Heckkreisel (Gyro) betrieben werden kann.

Der Normalmodus

Der Normalmodus erfordert eine korrekte neutrale mechanische Einstellung des Heckrotors. In dieser neutralen Stellung ist der Anstellwinkel der Heckrotorblätter so gewählt, dass das Drehmoment vom Hauptrotor genau ausgeglichen wird. Nicht mehr und auch nicht weniger. Stimmt der neutrale Blattwinkel der Heckblätter nicht ganz genau, dann dreht sich das Heck nach links oder rechts.

Um die genaue Neutralposition zu finden, wird zunächst die geschätzte Neutralposition am Heck eingestellt und dann beim ersten Flug mit dem Trim am Sender die Feineinstellung vorgenommen. Für 3D Fliegerei ist der Normalmodus wenig geeignet!

Heading Hold Modus (auch AVCS = Angular Vector Control System)

Die Funktionsweise des AVCS Modus unterscheidet sich in einigen Punkten grundlegend von der Funktion des Normalmodus.

Im Gegensatz zum Normalmodus arbeitet der AVCS Modus mit Drehraten. IST- Drehraten werden ermittelt und mit errechneten SOLL- Drehraten verglichen. Der Kreisel versucht die SOLL- Drehraten einzuhalten. Drehraten werden in Winkelgraden angegeben und gemessen. Bei einer Drehrate (Drehgeschwindigkeit) von 360°/s wird das Heck genau eine Umdrehung pro Sekunde vollziehen.

Der AVCS- Modus, auch Heading Hold genannt, erkennt automatisch die Neutrale Position des Heckrotors. Im AVCS Modus werden äußere Einflüsse wie Wind viel besser kompensiert, als im Heading Hold (AVCS) Modus. Eine neutrale Einstellung des Hecks ist trotzdem zu empfehlen. Sonst könnte es auch im AVCS Modus zu Problemen mit Heckpendeln kommen. Bei 3 Achs Kreiseln (FBL Systeme) arbeiten die beiden Kreisel für Roll und Nick übrigens immer im AVCS Modus, während man für den Heckkreisel zwischen Normal und AVCS wählen kann.

Eine neutrale Einstellung ist also auch für AVCS zu empfehlen. Das Heck neutral einzustellen bedeutet aber mehr, als lediglich die Heck- Schiebehülse mittig auf der Heckrotorwelle auszurichten.

Wenn das Heck im AVCS Modus stabil steht, bedeutet das noch lange nicht, dass das Heck auch im Normalmodus stabil ist. Schaltet man im Flug aus dem AVCS Modus in den Normalmodus um, dann riskiert man, dass der Heli anfängt sich um die Hochachse zu drehen. Zumindest dann, wenn das Heck nicht neutral eingestellt/getrimmt ist.


Soll ich im AVCS oder im Normalmodus fliegen?

Der AVCS Modus hat einige Besonderheiten. Doch dazu erst einmal die Erklärung der Funktion des Normalmodus.

Wird der Heli im Flug mit Gyro im Normalmodus von einer seitlichen Böe erwischt, dann dreht das Heck in Windrichtung. Der Kreisel versucht (im Normalmodus) lediglich, diese "ungewollte" Bewegung mit Hilfe der Heckrotorverstellung zu stoppen. Wie stark der Gyro gegensteuert, hängt von der eingestellten Kreiselempfindlichkeit ab. Es kommt im Normalmodus aber immer zu einer Veränderung der Heckposition bei Störeinflüssen durch Wind. Die Heckschiebehülse bewegt sich im Normalmodus stets wieder zur Neutralposition zurück. Im AVCS wird das Heck wieder in die Position vor der Abweichung zurückgesteuert.

Der Normalmodus hat dadurch auch seine Vorteile.

Es gibt Piloten, die schätzen die Eigenschaften des Gyro Normalmodus bei Rundflug. Mit der richtigen Dosierung der Kreiselempfindlichkeit im Normalmodus kann man Rundflüge absolvieren ohne das Heck steuern zu müssen. Das funktioniert nur, weil der Kreisel im Normalmodus eine Veränderung der Heckposition in Grenzen zulässt. So kann sich das Heck bei Rundflug wie eine Windfahne in den Wind drehen.

Für 3D Flug ist jedoch der AVCS Modus die richtige Wahl. Am besten lässt sich das Verhalten des Gyro im AVCS Modus folgendermaßen erklären.

Kommt es im Flug (mit Gyro im AVCS Modus) zu einer Veränderung der Heckposition durch eine Windböe, dann steuert der Kreisel dieser ungewollten Bewegung so lange entgegen, bis das Heck wieder in der Position steht, in der es vorher gestanden hat. Ist die Kreiselempfindlichkeit optimal eingestellt, dann wird das Heck selbst bei stärkeren Querkräften immer in Position gehalten. Das macht knallharten 3D Flug, sowie schnellen Rückwärtsflug überhaupt erst möglich.

Gerade auf Grund dieser Besonderheit kommt es zu folgendem Verhalten im AVCS Modus.

Während der Initialisierung direkt nach dem Einschalten des Gyro im AVCS Modus wird die Ausrichtung des Hecks "gespeichert". Wird danach die Ausrichtung des Hecks im Stand am Boden verändert (z.Bsp. durch Umstellen des Helis), dann interpretiert der Gyro dies als eine Veränderung der Heckausrichtung durch äußere Einflüsse. Denn es kam kein Steuerbefehl vom Sender! Daher kommt vom Gyro der Korrekturbefehl an das Heckservo, das Heck wieder in die ursprüngliche Position zurückzudrehen. Da dies am Boden auf Grund der Bodenreibung nicht geht, beginnt das Heck logischerweise genau im Moment des Abhebens zu drehen. Das Heck dreht sich jedoch lediglich in die zuvor "gespeicherte" Position zurück und bleibt dann stehen!

Man sollte die Ausrichtung des Hecks im AVCS Modus am Boden also möglichst nicht mehr verändern nachdem der Gyro initialisiert hat. Falls man die Position verändert hat, schaut man sich die Stellung der Heckschiebehülse an und stellt sie mittels Steuerknüppel oder durch erneutes Verändern der Position des Hecks ungefähr in die Mittelstellung auf der Heckwelle zurück. Mit etwas Übung merkt man schon an der Geräuschkulisse während des Hochfahrens des Rotors, ob der Gyro das Heck in eine Richtung drückt. Mit winzigen Korrekturbewegungen am Hecksteuerhebel gleicht man das dann aus.

Tip:

Man kann den Heli mit dem Gyro im Normalmodus initialisieren lassen und erst vor dem Start, oder mit dem Einschalten des Motors auf AVCS umschalten.


Mechanisch korrekte Heckeinstellung - Schritt für Schritt

Einige Kreisel/ Gyros können mechanische Einstellfehler im AVCS Modus kompensieren. Das wird durch das besondere Regelverhalten im AVCS Modus erreicht. Dennoch sollte der Neutralpunkt immer genau von Hand eingetrimmt werden. Um ein möglichst stabiles Heckregelverhalten zu bekommen, gehst Du bei der Heckeinstellung folgendermaßen vor.

1. Du montierst alle Heckgestänge und -anlenkungen laut Plan und kontrollierst auf mechanische Bewegungsfreiheit und nicht zu viel Spiel.

2. Du entfernst den Servoarm vom Heckservo.

3. Schalte Sender und Empfänger ein und stelle alle Trimmungen am Sender auf "0". Das Heckservo steht nun in der Neutralposition.

4. Positioniere und befestige das Servohorn möglichst genau im Winkel von 90° zur Schubstange. Dann wird die Gestängelänge zum Heck so angepasst, dass die Schiebehülse auf der Heckrotorwelle in Mittelposition steht.

RC-Heli Gyro Heckrotor Einstellung

5. Schalte den Gyro auf "Normal"- Modus. Stelle die Empfindlichkeit des Gyro zunächst auf etwa 30 bis 50% ein.

6. Kontrolliere den Heckrotor auf richtige Wirkrichtung und richtige Steuerrichtng. Die richtige Bewegungsrichtung der Heckrotor- Schiebehülse auf der Welle hängt davon ab, ob die Anlenkung der Heckrotorblätter vor- oder nacheilend erfolgt. Steuerknüppel nach rechts soll die Nase des Helikopters nach rechts bewegen!

Es gibt einen kleinen Trick, wie man schnell feststellen kann, ob die Steuerrichtung des Hecks und die Wirkrichtung des Kreisels in der richtigen Richtung funktionieren.Man sollte die folgenden Tests im Heading Hold Modus durchführen, um die Bewegungen besser nachvollziehen zu können.

Stelle den Heckrotor dazu zunächst waagerecht und klappe das nach hinten zeigende Blatt nach oben, wie auf dem Bild.

Wirkrichtung Heli Heck prüfen

Die Wirkrichtung des Steuersignals vom Steuerknüppel und die Wirkrichtung des Heckkreisels/ Gyros sind unabhängig voneinander! Beide müssen separat überprüft werden!

Steuerrichtung überprüfen (Reaktion auf Steuerbewegungen vom Sender)

Positioniere dich mit der Fernsteuerung hinter dem Helikopter. Bewege den Hecksteuerknüppel nach links und rechts und schaue in welche Richtung sich das hochgeklappte Heckrotorblatt bewegt. Wenn es so funktioniert wie auf dem Bild, dann stimmt zunächst mal die Steuerrichtung des Hecksteuerknüppels.

Wirkrichtung Heli Heck überprüfen

Stimmt die Bewegung nicht, dann muss die Wirkrichtung des Heckservo- Kanals (Rudder) im Flybarless System umgekehrt werden. Bei Helis ohne FBL System erfolgt die Umkehr des Kanals im Sender.

Wirkrichtung der Kreiselfunktion/Gyro überprüfen

Bewege das Heck des Helikopters nach links und rechts - das nach oben geklappte Rotorblatt muss sich in dieselbe Richtung bewegen, dann stimmt auch die Wirkrichtung des Heckkreisels.

Wirkrichtung Helikopter Heck

7. Stelle sicher, dass die Schiebehülse des Heckrotors bei maximalem Ausschlag des Hecksteuerknüppels nach links und rechts den gesamten zur Verfügung stehenden Weg ausnutzt, aber nicht am Ende anschlägt. Sonst könnte das Heckservo Schaden nehmen.

Unter Umständen ist es erforderlich, die Position der Gelenkkugel am Servohorn zu verändern um eine andere Wegübersetzung zu bekommen.

RC-Heli Gyro Heckrotor Einstellung

8. Den ersten Flugversuch macht man am besten bei Windstille!

Manche Piloten bedienen sich eines Drehtellers zum Einstellen des Hecks.

Ich rate davon jedoch dringend ab!

Das Feintrimmen des Hecks im NORMAL- Modus des Heckkreisels sieht folgendermaßen aus.

Man stellt den Helikopter auf eine möglichst glatte und ebene Fläche (kein Rasen). Dann startet man den Helimotor mit neutralem Pitchwinkel. Nach Erreichen der Solldrehzahl (nicht früher!), gibt man ganz vorsichtig immer mehr positiv Pitch, so dass der Helikopter ganz langsam "leicht" wird, aber noch nicht abhebt. Dreht das Heck schon beim "leicht werden" merklich und dauerhaft nach einer Seite, dann trimme am Schnelltrimm des Senders (Taster in unmittelbarer Nähe des Heck- Steuerknüppels) nach. Trimme soweit, bis das Heck sich nicht mehr dreht und auch nach dem Abheben im Schwebflug stabil bleibt.

9. Nun ist es an der Zeit die Kreiselempfindlichkeit einzustellen. Ziel ist es, die Empfindlichkeit so hoch wie möglich einzustellen, jedoch noch sicher entfernt von Heckpendeln oder -zittern durch zu hohe Empfindlichkeit. Zittert das Heck relativ schnell hin und her, dann verringert man die Kreiselempfindlichkeit bis das Zittern aufhört.

Bewegt sich das Heck hingegen langsam hin und her, dann erhöhe die Kreiselempfindlichkeit. Vorsicht ist jedoch geboten! Wenn man die Empfindlichkeit zu sehr verringert, dann dreht das Heck schon bei geringstem Wind, oder bei Veränderungen des Pitchwinkels zur Seite. Hier geht Probieren über Studieren. Für normalen Vorwärtsflug bedarf es normalerweise keiner allzu hoch eingestellten Heckempfindlichkeit. An das Rückwärtsfliegen sollte man sich mit Vorsicht heranwagen. Ein korrekt eingestelltes Heck dreht im Heading Hold Modus auch bei Rückwärtsflug mit hoher Geschwindigkeit nicht mehr weg!

10. Lande den Helikopter und lass alle Einstellungen am Sender zunächst wie sie sind.

11. Der Hecksteuerhebel am Sender muss nun unbedingt in der Mitte stehen, sonst steht das Heckservo nicht in Neutralstellung! Nun ermittelt man mit einer Schieblehre die Distanz der Schiebehülse vom Heckrotorgehäuse so genau wie möglich und notiert den gemessenen Wert. Die gemessene Position (im NORMAL-Modus) markiert die Position, in der das Heck nicht zur Seite dreht und damit die Neutralposition des Heckrotors.

RC-Heli Gyro Heckrotor Einstellung

12. Nun stellt man die (zuvor beim Einfliegen unter Schritt 8 veränderte) Trimmung am Sender wieder auf "0". Dabei verändert nun auch die Schiebehülse ihre Position auf der Heckrotorwelle.

Danach muss die Schiebehülse mechanisch wieder in die zuvor (Punkt 11) gemessene Neutralpostion verschoben werden. Dazu kann man entweder das gesamte Heckservo auf dem Heckrohr verschieben, oder die Länge des Anlenkgestänges verändern.

13. Mit dieser Neutraleinstellung des Hecks ist die Grundvorraussetzung für ein stabil stehendes Heck geschaffen!


Wenn nichts hilft

Es gibt durchaus Beispiele, bei denen trotz sorgfältiger Einstellung und Verwendung bester Komponenten, keine gute Heckeinstellung zu finden ist. Das Heck scheint mit keiner Einstellung stabil zu stehen!

Sehr oft ist daran nicht die Heckeinstellung, sondern die Reglereinstellung Schuld! Ist die Regelcharakteristik des Flugreglers im Governor- Modus zu aggressiv, dann führt das unter Umständen zu einem pulsierenden Effekt in der Drehzahlregelung. Dies hat dann eine pulsierende Drehmomentänderung zur Folge, die der Heckkreisel nicht ausgleichen kann. In einem solchen Fall pendelt zwar das Heck, aber die Ursache ist im Drehzahlregler zu finden.

Ob der Regler die Ursache für ein Heckpendeln ist, kann man mit einem einfachen Test herausfinden. Man schaltet am Flugregler testweise vom Governor in den Stellermodus. Ist das Pendeln bzw. Zappeln dann verschwunden, ist der Regler bzw. dessen Einstellung der Verursacher des Heckzappelns.


Tipps und Tricks

Die gesamte Heckanlenkung vom Servo bis zu den Rotorblättern muss spielfrei und leichtgängig sein! Ist sie es nicht, dann kann das bereits für Heckpendeln sorgen. Man testet vor dem Erstflug am besten jede einzelne Baugruppe separat auf Leichtgängigkeit.

Vibrationen am Heli können dermaßen heftige Auswirkungen auf die Sensorik des Heckkreisels haben, dass selbst die genaueste Einstellung kein ruhiges Heck bringt. Oftmals bringt der Wechsel des Klebepads schon eine Besserung.