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Turbinengetriebene Modellhelikopter,
...die Königsklasse in der Königsklasse

Turbine in RC Modellen
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RC Turbinenhelikopter

Der Traum vieler RC Helipiloten ist es, einmal einen Turbinenhelikopter zu bauen und zu fliegen. Ein turbinengetriebener Heli ist sozusagen die Königsklasse in der Königsklasse. Das Flugbild allein macht keinen merklichen Unterschied zu großen RC Helikoptern mit anderen Antrieben - aber dieser unverwechselbare und einzigartige sanfte Sound der Turbine, kombiniert mit einem heiß flimmernden Abgasstrahl, der gleißend aus dem Abgasrohr tritt und der Geruch von verbranntem Kerosin, lassen so manchen RC Piloten ins Schwärmen kommen. Schon Zuschauen ist dabei schön - selber fliegen fühlt sich jedoch gigantisch an.

Hier ein Video

 

Benzin- und Methanolmotoren stellten fast über Jahrzehnte hinweg die Alternative zur Turbine dar. Gleichzeitig steckte die Entwicklung der Turbinen für RC Helis noch in den Kinderschuhen. Während Jet- Modelle schon seit Jahren mit Turbinenantrieb flogen, verzögerten anwendungsspezifische Probleme den Einsatz von Turbinen in Modellhelikoptern über lange Zeit, bis um die Jahrtausendwende, wie könnte es anders sein, einige hartnäckige Tüftler endlich den Durchbruch schafften und brauchbare Turbinen für Modellhelikopter auf den Markt brachten. Eine große Hürde auf dem Weg dahin war die Minimierung des Abgas- Schubs, der am Helikopter unerwünscht ist - auch wenn fast jeder Heli- Liebhaber den Airwolf kennt. Der hatte zusätzlichen Düsentrieb!

Ein nicht ganz unwesentliches Unterscheidungsmerkmal zu anderen Antrieben ist der signifikant höhere Preis für einen Turbinenantrieb, der die meisten Piloten von einem Turbinenantrieb abhält. Die Rotordurchmesser turbinengetriebener RC Helikopter bewegen sich in der Regel zwischen 180cm und 300cm, bei gängigen Abfluggewichten von 10 bis weit über 25kg.

Was die Steuerung, den größten Teil der Mechanik sowie die Bauweise betrifft, so unterscheiden sich turbinengetriebene RC Helis nicht von Helikoptern mit anderen Antriebsarten. Viele der marktüblichen größeren Modellhelikopter könnten mit relativ geringem Aufwand auf einen Turbinenantrieb umgerüstet werden.

Auf dem Markt sind Umbau- bzw. Konversions- Kits für einige RC Helikopter erhältlich. Mit deren Hilfe ist das Umrüsten auf einen Turbinenantrieb wesentlich leichter.

Das Bild zeigt eine Turbine der Marke JetCat, eingebaut in einer eigens dafür konstruierten Mechanik.

PHT2 von JetCat
Eine Besonderheit bei Modellturbinen ist das elektronische Steuersystem der Turbine, auch FADEC genannt. Dieses System steuert und überwacht die Turbine und deren Zusatzaggregate, wie z.Bsp. die elektrische Treibstoffpumpe, die Treibstoffventile und den Starter- Motor während des Startvorgangs und im Betrieb. Zusätzlich benötigt man neben der Spannungsversorgung für Empfänger und Servos, noch ein ausreichend groß dimensioniertes Batteriepack eigens für die Turbinensteuerung und vor allem für den elektrischen Starter- Motor.


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Ein ganz wesentlicher Unterschied zu anderen Verbrennermotoren mit Kolben ist der weiche und absolut vibrationsfreie Lauf von Turbinen. In diesem Punkt ähneln Turbinen eher den Elektroantrieben. Eine Turbine läuft seidenweich und hat dabei einen unverwechselbaren, einmaligen Sound.

Ein Scale Helikopter mit Turbinenantrieb kommt seinem bemannten Vorbild so nahe wie kein anderes Modell mit anderem Antrieb.


Ist ein Turbinenantrieb das Richtige für mich?

Objektiv betrachtet, ist es schwieriger, einen Benzin- bzw. Glühkerzenmotor einzustellen und zu betreiben als eine Modell- Turbine. Und was die Steuerung (FADEC) der Turbine angeht - die ist eigentlich gar nicht so sehr kompliziert. Nach einem großen Elektro- oder Benzin- Helikopter wäre eine Turbine ein optionaler "nächster Schritt".

Das Bild zeigt die RC Modellturbine aus dem Hause Jakadofsky, eingebaut in einer Vario Big Scale Lama SA 315 B

RC Modellturbine

Mit Investitionskosten von etwa 5.000 bis weit über 20.000 EURO für einen RC Heli mit Turbine, ist diese Variante wahrscheinlich für die meisten RC Piloten zunächst keine Option.

In Anbetracht der Einzigartigkeit eines Turbinen- Antriebs, wird sich jedoch so mancher RC Pilot zur Realisierung seines Traumprojektes " Turbine" durchringen. Ein RC Turbinenheli ist also gar nicht so unrealistisch, wie es auf den ersten Blick scheint. Die Marktpreise für RC Turbinen fallen ständig, bei gleichzeitiger Verbesserung der Technik und der Qualität.

Die Service Intervalle einer RC Turbine liegen bei etwa 25 bis 50 Stunden Betriebszeit, je nach Hersteller und Typ. Die Turbine muss zur Wartung in den meisten Fällen zum Hersteller geschickt werden.

Turbinen drehen mit außergewöhnlich hohen Drehzahlen. Einige Typen haben Betriebsdrehzahlen von fast 200.000 Umdrehungen pro Minute. Das entspricht über 3000 Umdrehungen in einer einzigen Sekunde! Welche Belastungen dabei auftreten, kann man erahnen. Die drehenden Teile müssen mit hoher Güte gewuchtet sein, um einen fehlerfreien Betrieb über viele Stunden zu gewährleisten. Der Turbinenrotor gehört zu den wohl am besten ausgewuchteten Bauteilen, welche man auf unserer Erde finden kann!

Es kommen hier auch keine gewöhnlichen Kugellager zum Einsatz, sondern Spezialkugellager aus Keramik. Im Allgemeinen befinden sich nur zwei dieser Kugellager in der Turbine, die beim Austausch etwa 200 EURO an Kosten verursachen.

Der Verschleiß ist stark abhängig von der Betriebsdrehzahl der Turbine, die daher nicht unbedingt immer mit voller Leistung laufen muss. Außerdem steigt mit zunehmender Drehzahl der Treibstoffverbrauch. Üblicherweise muss man mit einem Treibstoffverbrauchs- Minimum von 100ml/min rechnen - bei einer kleinen Turbine! Die Kosten für den Turbinentreibstoff liegen unter denen von Nitroantrieben und leicht oberhalb derer von Benzinantrieben. Als Treibstoff kommt in der Regel Kerosin Typ Jet-A mit einem definierten Zusatz an Schmieröl (4 bis 5%) zum Einsatz. Abhängig von der Art des Turbinenstartsystems benötigt man auch Propan/ Butangas. Hat man eine Turbine mit Kerosinstartsystem, dann wird kein Gas mehr zum Start benötigt. Aber die Kosten für das Gas sind nur marginal. Die Betriebskosten liegen in etwa gleichauf mit anderen Verbrennern.

Einen Turbinentank zu befüllen geschieht auf die gleiche Weise wie bei den anderen Verbrennerantrieben.

Der Treibstoff für Modellturbinen ist der gleiche, wie er auch für große Turbinen in bemannten Helikoptern und Flugzeugen verwendet wird. Es wird dem Treibstoff noch ein wenig Jet- Öl zugesetzt. Typische Mischungsverhältnisse sind 1 Teil Öl auf 40 Teile Kerosin bis hin zu 1 Teil Öl auf 20 Teile Kerosin. Dabei sind die Angaben des Turbinenherstellers zu beachten.

Zum Betrieb eines Turbinenantriebes ist ein CO² - Feuerlöscher vorgeschrieben. Es wird ausdrücklich empfohlen, einen CO2 und keinen Pulverlöscher zu verwenden, da das Pulver die Turbine im Einsatzfall beschädigen würde.

Der Wert der Turbine gemessen am Gesamtwert des Helikopters liegt zwischen etwa 40-75%. In Anbetracht der relativ hohen Kosten für den Turbinen- Heli, sollte man ein gewisses fliegerisches Können besitzen. Ein Turbinenhelikopter ist also ein wenig probates Mittel um damit in das Hobby einzusteigen.

Neben den typischen Scale- Turbinen- Helikoptern gibt es auch 3D- Helikopter mit Turbinen- Antrieb.


Funktionsweise von Turbinen für RC Helikopter

Das Prinzip der Funktionsweise von Turbinen ist relativ einfach. Viel Luft wird zunächst am Einlass der Turbine angesaugt, komprimiert, in die Brennkammern gefördert, dort mit Treibstoff angereichert und verbrannt. Dadurch, dass die Luft sehr stark komprimiert wird, ist das Treibstoff-Luftgemisch auch mit sehr hohem Treibstoffanteil noch zündfähig. Daher erreichen Turbinen solch enorme Leistungen.

Während des Verbrennungsvorganges des stark komprimierten Luft-Treibstoffgemisches in den Brennkammern kommt es zu einer sehr starken Volumenausdehnung des Gases in der Brennkammer. Während von vorn frische, stark komprimierte Luft und Treibstoff in die Brennkammer nachfließen, strömt das Abgas mit hohem Druck hinten aus der Brennkammer.

Das ausströmende Abgas treibt ein vor dem Turbinenauslass befindliches Schaufelrad an, welches über eine Welle den Kompressor am Einlass der Turbine antreibt. So wird für frische, komprimierte Verbrennungsluft gesorgt. Dieser Prozess ist selbsterhaltend - also ein Kreislauf.

Je mehr Treibstoff zugeführt wird, umso heißer wird das Abgas und umso größer wird der Druck und die Ausdehnung des Gases in der Brennkammer und am Auslass der Turbine. Die Turbine dreht schneller und befördert mehr komprimierte Luft am Einlass in die Turbine. Am Auslass der Turbine entsteht somit SCHUB.

Aber wie kommt dieser selbsterhaltende Prozess zustande? Wenn man nur Treibstoff in die Turbine befördert und verbrennt, dann wird das verbrennende und sich dabei ausdehnende Gas vorn und hinten aus der Turbine strömen und nichts würde sich drehen?! Das ist eine gute Frage und die hat durchaus ihre Daseinsberechtigung. Die Turbine muss sich also schon drehen und komprimierte Luft in die Brennkammer befördern, bevor der Treibstoff in die Brennkammer gepumpt und gezündet wird, damit das heiße Abgas hinten aus der Turbine gefördert wird. Die Turbine muss also wie jeder andere Verbrennermotor auch "angelassen" bzw. gestartet werden.

Bei Modellturbinen erfolgt dieses "Starten" indem man entweder Luft mit hohem Druck vorn in die Turbine bläst und somit den Rotor in Drehung versetzt, oder über einen Startermotor, der fest am vorderen Ende der Turbinenwelle befestigt ist.

Das Video zeigt anschaulich die Arbeitsweise einer Turbine.

In der Animation ist die heute am meisten eingesetzte Turbinentype zu sehen. Es handelt sich dabei um eine Turbine mit zentrifugalem Kompressor (Verdichter). Der Kompressor besteht also nur aus einem einzigen Flügelrad, welches die angesaugte Luft in zentrifugaler Richtung (von innen nach außen) in die Kompressionszone befördert. Die Luft wird von innen nach außen beschleunigt. Das Design ist im Vergleich zu Axial- Kompressoren (mit mehreren Flügelrädern) recht simpel und das Gewicht der Turbine wird durch die Verwendung des einzelnen Gebläserades gering gehalten.

Auf dem unteren Bild ist eine Wren 44 Turbine zu sehen. Das schwarze vordere Ende ist der fest installierte Elektrostartmotor. Der gesamte Einlass der Turbine ist mit Schutzgitter versehen, um zu vermeiden, dass Fremdkörper in das Innere der Turbine gelangen können. Selbst kleinste Fremdkörper könnten die Turbine beschädigen oder gar zerstören.

Beim Start der Turbine passiert folgendes. Wenn sich die Turbine, angetrieben durch den Hochgeschwindigkeits- Elektromotor, auf Startdrehzahl befindet, kann zündfähiger Treibstoff in die Brennkammer eingedüst werden. Der Treibstoff muss in einem optimalen Mischungsverhältnis mit Luft eingedüst werden, damit er zündfähig ist. Das ist aber hauptsächlich wichtig beim Startvorgang, wenn die Turbine noch kalt ist. Bei heißer Turbine entzündet sich das Gemisch auf Grund der sehr hohen Temperaturen in der Brennkammer auch bei viel höheren Anteilen von Treibstoff im Verhältnis zur Luft.

Um das Kaltstartproblem zu lösen bedient man sich heute im wesentlichen zweier Startmethoden. Die gebräuchlichste Methode ist die Verwendung von Propan/ Butan- Gas anstatt von Kerosin während des Startvorganges. Das Gas muss nicht erst verdüst werden, es liegt unter atmosphärischem Druck ja schon in gasförmigem Aggregatzustand vor. Eine einfache Glühkerze kann so das Gas entzünden. Die Turbine läuft dann zunächst mit dem Propan/ Butangas an, bevor dann automatisch auf Kerosin als Treibstoff umgeschaltet wird. Beim Zünden des Gases kommt es zu dem typischen "Plop"- Geräusch wenn sich das Gas entzündet.

Die zweite Variante eine Turbine zu starten, ist das Kerosinstartsystem. Beim Kerosinstartsystem wird kein Gas mehr zum Starten der Turbine benötigt. Es wird von Anfang an Kerosin benutzt, auch zum Starten der Turbine. Bei diesem System wird das Kerosin während des Startvorganges mittels eines keramischen Heizelements verdampft und mittels eines elektrischen Zündfunkens, ähnlich wie bei einem Benzinmotor, entzündet. Der Kerosinstart ist realistischer und spart das zusätzliche Gas. Es entstehen allerdings zusätzliche Kosten für die Kerosinstartvorrichtung und bei kaltem Wetter kann ein Kerosinstartsystem schon mal eher Probleme machen.

Beide Systeme funktionieren heutzutage ohne größere Probleme und es ist der persönlichen Vorliebe überlassen, für welches Startsystem man sich entscheidet.

Hier ein Video, welches eine automatische Kerosinstartsequenz zeigt.



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In der Zeit, als die ersten Modellturbinen Anwendung fanden, vor mehr als 10 Jahren, musste der gesamte Start der Turbine manuell überwacht und gesteuert werden. Die Steuerelektronik steckte noch in den Kinderschuhen und konnte lediglich die Kontrolle der Turbinendrehzahl und der Temperatur mittels Regelung der Treibstoffpumpe übernehmen.

Heute ist die Regelelektronik der Modellturbine, die sogenannte FADEC, oder kurz ECU in der Lage zusätzlich den gesamten Start- und Stoppvorgang der Turbine zu steuern und zu überwachen. Das macht den Start- und Stoppvorgang sicherer und einfacher und es gibt heute kaum noch Modellturbinen die manuell gestartet und gestoppt werden müssen. Eine Autostartfunktion gehört also fast schon zum guten Ton.


Die FADEC- Kontrolleinheit

FADEC ist die Abkürzung für ”Full Authority Digital Engine Control" und beschreibt die elektronische Steuereinheit für Turbinen. Diese Steuereinheit ist heutzutage verantwortlich für die überwachung aller relevanten Betriebsparameter der Turbine wie z. Bsp. Temperatur, Drehzahl, Treibstoffmenge während des Starts, dem Betrieb und dem Abschaltvorgang der Turbine.
Ein weiterer gleichbedeutender Begriff ist ECU. ECU ist die Kurzform für "Electronic Control Unit".

Die FADEC ist eigentlich ein Mini- Computer, der verschiedene Funktionen der Modellturbine überwacht. Die FADEC startet die Turbine, überwacht sie während des Fluges und schaltet sie auf Wunsch vollautomatisch wieder ab. Wie schon erwähnt, wird die Drehzahl der Turbine über die Menge des zugeführten Treibstoffs reguliert. Auch dies ist eine Aufgabe der FADEC, welche die Turbinendrehzahl überwacht und die Treibstoffpumpe dementsprechend regelt.

Die FADEC bzw. ECU überwacht also diverse Betriebsparameter der Turbine. Sie kann auch Fehler feststellen und im Bedarfsfall die Turbine vollautomatisch herunterfahren und abschalten. Das gilt auch für den Fall von Signalverlust der Fernsteueranlage. Aber dazu später mehr.

Die FADEC überwacht und regelt sowohl die mittels der Gaskurve vorgegebene Drehzahl der Turbine, die Abgastemperatur, die Batteriespannung und die Betriebszeit der Turbine.

Mittels Datenterminal oder PC können Daten aus der FADEC ausgelesen werden. Das kann auch in Echtzeit geschehen, auf dem Flugfeld. Auf gleichem Wege wird die FADEC auch programmiert. Die FADEC arbeitet in etwa nach dem folgenden Schema (eine Gasstartversion).

Wenn sie vom Piloten einen Startbefehl erhält (über den Sender), dann kontrolliert sie zunächst die Temperatur der Turbine. Ist sie zu kalt oder zu heiß, dann verweigert sie den Startvorgang.

  1. Temperatur ok? Ja! Dann wird eine Stoppuhr gestartet und die Startsequenz beginnt.
  2. FADEC schaltet Startermotor - Turbine beschleunigt auf etwa 25.000 Umdrehungen pro Minute. Da komprimierte Luft sich erwärmt, wird gleichzeitig die Temperatur weiter überwacht. Die Temperatur ist gleichzeitig ein guter Indikator dafür, ob alles so läuft wie es laufen soll. Alles muss innerhalb bestimmter Zeitvorgaben erfolgen. Werden zum Erreichen bestimmter Vorgaben die voreigestellten Zeitlimits über- oder unterschritten, dann deutet dies auf ein eventuell vorhandenes Problem hin und der der Startvorgang wird abgebrochen - nur zur Sicherheit. Läuft alles wie geplant, dann geht's weiter.
  3. Erreicht die Drehzahl der Turbine den zum Turbinenstart vorgegebenen Wert, dann schaltet die FADEC das Gas zu und sorgt dafür, dass es sich entzündet. Wenn der Zeitplan noch passt, dann geht's weiter.
  4. Die Abgastemperatur sollte sich ja nun Dank des entzündeten Gases drastisch erhöhen und die Drehzahl der Turbine sollte nun steigen, da sie ja mit Treibstoff (noch Gas) versorgt wird. Ist das so, dann geht's weiter, sonst wird abgeschaltet - zur Sicherheit.
  5. Der Startermotor wird abgeschaltet. Ist die Abgstemperatur hoch genug, dann wird Kerosin zugeführt und das Gas abgedreht. Läuft alles innerhalb der vorgegebenen Zeittoleranzen und ohne Auffälligkeiten ab, dann geht's weiter, sonst wird abgeschaltet.
  6. Nun wird die Drehzahl der Turbine ganz genau vom FADEC beobachtet und die Fördermenge der Treibstoffpumpe so eingestellt, dass 50.000 Umdrehungen pro Minute vorliegen. Wir sind jetzt im Idle- Mode. Knapp 10 bis 12 Sekunden sind seit dem Startsignal vergangen.
  7. Nun läuft die Turbine ohne "fremde Hilfe" und die FADEC kontrolliert alles viele, viele Male jede Sekunde. Sie regelt nun kontinuierlich die Drehzahl über die Fördermenge der Treibstoffpumpe. Alles soweit ok! Nun ist entscheidend, was der Pilot will! Will er fliegen, dann muss er vorher noch über das Gassignal die Drehzahl dementsprechend erhöhen. Vielleicht will er heute aber nur den Turbinensound genießen und leitet danach sofort wieder den Abschaltvorgang ein.
  8. Eine FADEC hat ein stressiges Leben - jedenfalls dann wenn die Turbine läuft.

Unterschied zwischen Ein- und Zweiwellenturbine

Bis hierher haben wir in der Turbine jedoch lediglich jede Menge Schub erzeugt, welcher in Form von hinten aus der Turbine schießenden heißen Abgasen zu Tage tritt. Wir wissen, dass die Turbine mit unglaublich hoher Drehzahl läuft, aber eine solche Turbine wäre lediglich für ein düsengetriebenes Flächenmodell zu gebrauchen. Um einen Helikopter damit anzutreiben, müssen wir einen Weg finden, die Energie aus der Turbine herauszubekommen und in Form von Drehmoment auf die Rotorblätter zu leiten, denn diese müssen wir antreiben, um mit dem Heli fliegen zu können.

Einwellenturbine

Die erste und gleichzeitig einfachste Möglichkeit Energie aus der Turbine zu entnehmen, um damit den Rotor antreiben zu können, wäre ein Getriebe, welches direkt an der Turbinenwelle hängt. Die Energie wird dabei direkt von der Turbinenwelle bezogen. Das Getriebe reduziert die sehr hohe Drehzahl der Turbine auf das benötigte Maß. Das sind in der Regel etwa 15.000 U/min - genau wie bei anderen Verbrennermotoren.

Diese Variante ist die preiswertere aber gleichzeitig mit einigen Nachteilen behaftete Methode.

Zunächst einmal ist der gesamte von der Turbine erzeugte Schub am Auslass vergeudet, denn er wird nicht genutzt bei dieser Methode der Kraftübertragung. Zudem wird durch die hohe Geschwindigkeit des Strahls am Auslass der Helikopter beschleunigt.

Diese Art der Kraftübertragung ist also wenig effektiv und er größte Teil der aus dem Treibstoff gewonnenen Energie bleibt somit ungenutzt. über 80% der Energie werden ungenutzt "verblasen". Das ist nicht förderlich für eine lange Flugzeit. Außerdem belasten die dabei notwendig werdenden sehr großen Kraftstofftanks den Heli mit einem stattlichen Mehrgewicht. Aber nicht umsonst ist es ja ein Hobby! Da kommt es nicht in erster Linie auf Sparsamkeit an.

Jakadofsky PRO Edition Turbine mit Kerosinstart

Das Bild zeigt eine Wellenleistungsturbine (Einwellenturbine) der Marke Jakadofsky. Diese Turbine wurde eigens für Modellhelikopter entwickelt. Hierbei handelt es sich nicht um ein Strahltriebwerk im ursprünglichen Sinne, sondern um eine Turbine an der die Abnahme der Drehzahl über eine eigene Welle erfolgt. Im Vordergrund sieht man deutlich die Fliehkraftkupplung. Hinter der Fliehkraftkupplung sieht man etwas vom Abtriebszahnrad bzw. -ritzel. Dieses Ritzel greift in die Helikoptermechanik ein und treibt somit den Hauptrotor und Heckrotor über die Mechanik an.

Trotzdem hat die geringe Effizienz von Modellturbinen bereits namhafte Hersteller dazu animiert auf die zweite mögliche Variante umzusteigen - die Zweiwellenturbine.


Zweiwellenturbine

Eine Zweiwellenturbine wird auch in bemannten Helikoptern eingesetzt. Anstatt das benötigte Drehmoment einfach an der Turbinenwelle abzunehmen und den gesamten Abgasschub zu verschenken, treibt der Abgasstrahl bei der Zweiwellenturbine eine zweite Welle über ein zweites Turbinenrad am Auslass der Turbine an. Beide Wellen sind nicht miteinander verbunden. Die zweite Welle bezieht das Drehmoment lediglich aus dem Abgasstrahl der Turbine. Die zweite Welle samt Turbinenrad dreht sich daher langsamer als die primäre Turbinenwelle. Auf diese Weise wird ein Großteil der Energie aus dem Abgasstrahl in Drehmoment verwandelt. Die Turbine arbeitet so wesentlich effektiver als eine Einwellenturbine.

JetCat sph10 Zweiwellenturbine

Das Bild zeigt eine Zweiwellenturbine der Marke JetCat. Links und rechts vor dem Getriebe mit vertikaler Abtriebswelle befinden sich die Abgasauslässe der Turbine.

Auch der Abgasdruck und die Austrittsgeschwindigkeit des Abgases verringern sich bei dieser Turbinenbauart, wodurch sich auch der negative Nebeneffekt des Driftens des Helikopters verringert.

Eine Zweiwellenturbine läuft seidenweich und hat, abgesehen vom höheren Gewicht und etwas höheren Kosten, einige Vorteile gegenüber der Einwellenturbine, weshalb man ihr auf jeden Fall den Vorzug geben sollte.




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Abgassystem

Die Abgase einer Modellturbine sind sehr heiß. Die Temperaturen am Turbinenauslass sind in der Regel zwischen 500 und 700°C heiß. Kurzzeitig können noch höhere Temperaturen auftreten! Das setzt voraus, dass die Abgasführung so erfolgt, dass Schäden am Heli durch zu hohe Temperaturen ausgeschlossen sind. überwiegend kommen dabei doppelwandige Konstruktionen zum Einsatz, die auf den jeweiligen Heli maßgeschneidert werden. Im besten Falle kann eine Abgasführung entfallen - nämlich dann, wenn die Turbine in einem Trainermodell eingebaut wird und die Abgase aus der Turbine direkt ins Freie geleitet werden können, ohne dabei andere Teile des Helikopters zu streifen.

Ein maßgeschneidertes Abgassystem einer Modellturbine in einem Scalemodell zu bauen ist kein Kinderspiel, sondern eine der schwierigsten Arbeiten beim Bau eines Modellturbinenhelikopters. Ohne Spezialwerkzeug und die nötigen Kenntnisse hat man fast keine Chance ein funktionierendes Abgassystem zu bauen - weshalb gerade hier die Hilfe von Profis anzuraten ist.

Das Abgassystem einer RC Turbine für einen Scalehelikopter ist meist ein maßgeschneidertes Stück. Oft werden doppelwandige Konstruktionen bzw. Rohre aus Edelstahl verwendet, wobei zylindrische und rechteckige Formen in gleichem Maße zur Anwendung kommen.

Durch die Verwendung einer doppelwandigen Konstruktion, wie auf dem Bild zu sehen, kommt es zu einem Venturi- Effekt am Auslassende. Nur das innere Rohr ist dicht mit dem Abgasauslass der Turbine verbunden.

Abgasrohr doppelwandig f�r Turbine
Abgasrohr RC Turbine

Die mit hoher Geschwindigkeit aus dem Endstück austretende Luft sorgt für einen Unterdruck im Raum zwischen Außen- und Innenrohr. Luft aus dem Inneren des Helikopters wird so über den Rohrzwischenraum nach außen gesogen. Das sorgt sowohl für eine Abkühlung im Heli selbst, da frische Luft gezielt ins Innere des Modells nachströmen kann, als auch für stets moderate Temperaturen am Außenrohr.

Die Kosten für ein solches Abgassystem belaufen sich meistens auf mehrere hundert Euro.


Modellturbinen Sicherheit

Diese Antriebstechnik bringt einige Besonderheiten mit sich und daher muss man besondere Regeln beachten, um den Betrieb der Turbine sicher zu machen.

Es ist sicher jedem RC Helipiloten klar, dass im gesamten Modellsportbereich das Helikopterfliegen der risikoreichste Bereich ist.
In diesem selbst schon recht risikobehafteten Bereich des Modellsports stellt nun der Turbinenantrieb die risikoreichste Antriebsvariante dar. Ich will damit niemandem von einem Turbinenantrieb abhalten, aber ich will hier ganz klar sagen, dass eine Modellturbine, ganz besonderer Aufmerksamkeit bedarf, um sie möglichst sicher betreiben zu können. Das ist kein Spielzeug!

Zusätzlich zum schon recht umfangreichen Wissen und Können, welches zum Fliegen von Modellhelikoptern im Allgemeinen erforderlich ist, erfordert ein Turbinenantrieb noch weiterreichende Kenntnisse und besonders viel Verantwortungsbewusstsein. Andernfalls werden andere Menschen (und Tiere) dadurch womöglich belästigt, gefährdet oder gar verletzt. Das würde ein sehr schlechtes Bild abgeben und letztendlich nicht zum Forterhalt dieses wunderschönen Hobby's beitragen.

Der Preis für Modellturbinen fällt fast stetig. Immer mehr Menschen wird so die Möglichkeit gegeben, sich einen Traum zu erfüllen und einen Turbinenhelikopter ihr Eigen nennen zu dürfen. Das ist großartig- vorausgesetzt, wir verstehen es, verantwortungsbewusst damit umzugehen. Nur so können wir weitere Menschen für dieses gemeinsame Hobby gewinnen.

Failsafeeinstellung für Modellturbinen

Die Failsafe- Funktion sollte jedem bekannt sein, nachdem er diese Homepage durchstöbert hat. Der Failsafe- Funktion an Modellhelikoptern kommt dabei jedoch besondere Bedeutung zu.

Die FADEC geht mit dem Failsafe folgendermaßen um. Kommt es zu einer Signalstörung oder gar zu Signalverlust des Throttle- Signals am FADEC, dann erwartet diese eine Wiederherstellung des Signals binnen 0,5 Sekunden. Ist das Signal nicht binnen 0,5 Sekunden wiederhergestellt, dann schaltet die FADEC die Turbine auf Leerlaufdrehzahl.

Die Leerlaufdrehzahl wird dann für weitere 1,5 Sekunden gehalten. Ist das Signal auch nach Ablauf dieser 1,5 Sekunden nicht wieder hergestellt, dann leitet das FADEC die Abschaltung der Turbine ein. Diese Zeiten sind durch verschiedene Modellsportverbände einheitlich festgelegt worden, damit vorgeschrieben und fest im FADEC einprogrammiert - sie können nicht geändert werden!

Ist während des Ablaufs dieser Zeitfristen wieder ein gültiges Signal vorhanden, dann wird der Timer für diese Faisafe- Funktion wieder auf 0 zurückgesetzt.

Damit die Failsafe- Funktion auch greift, muss die Failsafe- Einstellung im Sender so vorgenommen werden, dass die FADEC auch erkennen kann, dass es sich um einen Signalverlust oder fehlerhafte Signale handelt. Die Failsafe- Einstellung für Throttle/ Gas im Sender darf daher keinesfalls auf HOLD gestellt werden - die FADEC würde dann im Fehlerfall ein gültiges Signal vorgegaukelt bekommen.

Brandschutz

Im Vergleich zu anderen Verbrennerantrieben besteht bei Turbinenantrieben ein viel höheres Risiko, den Heli oder die Umwelt in Brand zu setzen. Die Abgastemperatur einer Turbine ist enorm hoch und bei Störungen, vor allem während des Startvorgangs, können lange Flammen aus dem Turbinenauslass austreten. Das sieht zwar aufregend aus, aber sonst hat das nichts positives an sich. Trockenes Gras oder andere brennbare Gegenstände können sich rasend schnell entzünden.

Der wahrscheinlichste Zeitraum für ein potentielles Feuer ist daher die Startphase der Turbine. Moderne FADECs sorgen zwar für eine Reduzierung des Brandrisikos, aber ganz können auch sie das Brandrisiko nicht vermeiden.

Daher ist es Pflicht, immer einen CO² Feuerlöscher mit mindestens 2kg Inhalt beim Betrieb einer Turbine griffbereit zu haben.

Hoffentlich muss der Löscher nie benutzt werden, aber im Falle eines Falles ist er das Einzige was hilft. Das Löschgas Kohlendioxid (CO²) ist das einzige in Handlöschern einsetzbare Löschmittel, das völlig rückstandslos löscht und sogar bei empfindlichen technischen Geräten eingesetzt werden kann. CO² wird aus natürlichen Quellen gewonnen und ist daher auch in der Herstellung besonders umweltfreundlich.

Feuerlöscher an SA 315 B Heli

CO² wirkt durch den Stickeffekt. CO² ist nicht elektrisch leitend. Die Feuerlöscher gibt es mit 2 und mit 5 kg Löschmittel.


Treibstoff Kerosin

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