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Yoda - Neuer BL-Elektroantrieb

von Dieter Dörr

Ein vernünftiger Antrieb für den Yoda

Die Aussage "bei zwei Meter Spannweite reicht der Antrieb nach zwei Minuten mäßigem Steigflug gerade noch, um keine Höhe zu verlieren" macht nachdenklich. Vom Graupner Tipsy-Antrieb war die Rede, ein SPEED 280 Motor mit einem 4,7x2,4" Cam Folding Prop im Direktantrieb ernährt aus 6 Zellen Twicell-700, bzw. aus 6 Sanyo-350er Zellen.

Genau da lag das Problem. Hohe Drehzahl, geringes Drehmoment, deshalb kleiner Propeller mit bescheidenem Wirkungsgrad und obendrauf noch ein Akku mit enormem Innenwiderstand, der einen inzwischen nicht mehr zeitgemäßen Spannungsabfall im Gesamtsystem verursacht (insbesonders die Twicell).

Graupner Tipsy Antrieb (Speed 280L Race) mit 6 Zellen 350mAh<br />Ein Jahr Erprobung und Modifikationen hinterlassen Spuren am Modell...

Graupner Tipsy Antrieb (Speed 280L Race) mit 6 Zellen 350mAh
Ein Jahr Erprobung und Modifikationen hinterlassen Spuren am Modell...

Jetzt schlägt die Stunde der "Elektroflieger", die aber leider von Nurflügel und Segelflug fast keine Ahnung haben. Macht aber nichts, weil im oben beschriebenen Ansatz erkennt man, daß der Kehrwert (Nurflügel-Experte zu sein) auch nicht richtig funzt! :-)

Was ist die logische Konsequenz?

TEAM-Arbeit! (Toll Ein Anderer Macht's)

"Dia Hessa händ an goila Fliegar ond mir Schwoba a gscheids Motorle henda druf!"

Freie Übersetzung für Nicht-Schwaben:
"Die Hessen haben einen geilen Flieger, wir Schwaben den passenden Antrieb!"

"Hano, mr will sich ja ned uffdränga, aber wälled ihr amoal richtig nuff schteiga?"

Freie Übersetzung für Nicht-Schwaben:
"Na ja, man will ja nicht Aufdringlich sein, aber möchtet ihr mal einen richtigen Steigflug machen?"

Die Anforderungen

Analysiert man die Anforderungen an den Antrieb, ist der Weg zu einer effektiven Motorisierung recht einfach. Die Auflistung der Wünsche geht wie immer recht schnell von der Hand:

Langsame Fluggeschwindigkeit aber kraftvolles Steigen. Wenig Gewicht und lange Laufzeit. Robust und Wartungsfrei. (Plug and Play!)

Die Lösung

Wofür gibt es inzwischen sonst kleine Brushless-Außenläufer nach dem LRK Prinzip? In dieser Antriebsart vereinen sich gerade all diese speziellen Anforderungen von Yoda.

Handgefertigte Drehteile des Prototyp-Antriebs

Handgefertigte Drehteile des Prototyp-Antriebs

Der Motor

Die Wahl fiel auf einen LRK-290-5 mit 24 Windungen im Stern verschaltet. Dieser 14 Poler LRK-Motor bringt gerade mal 44g auf die Waage (ein Speed 280 6V wiegt ca. 42g.), kann aber unbesorgt mit bis zu 180W Eingangsleistung eingesetzt werden.

Soviel Leistung braucht Yoda gar nicht, wir werden uns so etwa bei 100W Eingangsleistung bewegen. Damit ist bereits der senkrechte Steigflug machbar!

Die Luftschraube

Aufgrund des hohen Drehmoment kann eine 8x4,5" Klappluftschraube (oder auch eine noch größere) im Direktantrieb eingesetzt werden. Hierzu wurde ein spezielles Mittelstück mit 41 mm Lochabstand angefertigt, welches an den Motor angepasst wurde und auch eine Einklappsperre besitzt. Sonst könnten die Blätter beim Anlaufen über die Mitte klappen und das würde zu Anlaufproblemen mit einer riesigen Unwucht führen. Druckantriebe mit Klappluftschrauben haben ihre eigenen Gesetze...

komplett montierter Antrieb, anschlußfertig

komplett montierter Antrieb, anschlußfertig

Der Regler

Als Controller findet ein Hacker-Jeti Master 08-3P seinen Einsatz. Da das Gesamtsystem bei 10 frisch geladenen KAN-Zellen mit 350mAh kurzzeitig etwa 8,5A Stromaufnahme hat, sind wir mit diesem Controller gerade noch so in "trockenen Tüchern"!

Der Akku.

Wichtig ist es, einen ausgewogenen Kompromiss zwischen Kapazität, Gewicht und Innenwiderstand zu finden. Kurzerhand wurden 10 Zellen KAN-350 beschafft. Mit Kabel und Stecker wiegt dieser Energiespender 90gr, dabei ist er belastbar bis etwa 10A, was wir aber nicht ganz ausreizen werden.

Antriebsakku fertig konfektioniert

Antriebsakku fertig konfektioniert

Nach der Formierung des Akkus folgte gleich die erste Ernüchterung. Die KAN-350mAh NiMH-Zellen erbrachten bei der Formierung mit einem Robbe Power Peak Infinity Lader nur 300mA Kapazität.

Geladen wurde mit 2C (700mA) und Entladen mit 2A. Die Abschaltung erfolgte bei 0,9V pro Zelle. (Ob da die Chinesen etwas schummeln?) Naja, geben wir dem Akku noch ein paar Ladungen um richtig in Form zu kommen.

Die Flugerprobung mit brushless Power

Unikat, ein handgefertigter LRK-290-5 24W im Stern verschaltet

Unikat, ein handgefertigter LRK-290-5 24W im Stern verschaltet

Akku, Regler und Motor für den Erstflug noch etwas provisorisch montiert

Akku, Regler und Motor für den Erstflug noch etwas provisorisch montiert

"Gug na, des goht!"

Freie Übersetzung für Nicht-Schwaben:
"Schau hin, das funktioniert!"

Am 25.07.2003 war es soweit, die Neugierde zwang uns den Yoda Antrieb einem Flugtest zu unterziehen. Wir trafen uns Freitag abend nach der Arbeit auf dem Fluggelände des MFC Balsania Filder e.V., etwa 18km südlich vom Flughafen Stuttgart. Das Wetter war sehr sonnig und es gab nur ganz leichten Wind aus westlicher Richtung, jedoch keinerlei Anzeichen für abendliche Thermik. Ideal für Testflüge.

Der Ort des Geschehens, die Startbahn des MFC Balsania Filder e.V.

Der Ort des Geschehens, die Startbahn des MFC Balsania Filder e.V.

Bernd begab sich mit Yoda in Richtung Starbahn und machte einen kraftvollen HLG-Handstart gegen den Wind. Nach ein paar Metern stabilem Gleitflug startete Bernd den Motor...

--- dramaturgische Pause ---

Die waagerechte Flugbahn änderte sich nach einem Höhenruderausschlag in einen ca. 70° Steigwinkel, der auch zeitweise in einen 90° Winkel erhöht wurde. Es sah noch etwas wackelig aus, da ein, sagen wir mal "annähernd senkrechter Steigflug" mit Yoda ungewohnt war.

Die Fluggeschwindigkeit im Steigflug war nicht unbedingt hoch, dafür stetig und immer im sicheren Bereich. Pilotenmeinung: Steigen bis zum Gas wegnehmen.

Da noch keine Erfahrung über die Akkulaufzeit vorhanden war, einigten wir uns auf vier Steigflüge mit insgesamt 2min. Motorlaufzeit. Anschließend wurde sicherheitshalber gelandet und die Restkapazität im 10 Zellen KAN-350 Akku gemessen. Es waren noch 80 mAh enthalten, die vier Steigflüge verbrauchten also ca. 220 mAh.

Das Video zum Flug

Um es nochmal deutlich zu sagen: Das Abfluggewicht ist unter 400gr, 1,5m Spannweite, da ist beim Steigflug etwas zu erwarten... und es gibt ein Video davon! Also, mal wieder: Jeder, der über genug Zeit, Bandbreite und/oder freiem Traffic verfügt, kann es sich hier als Mpeg-File laden: Video (~0,7MB). Ein Hotliner kann's nicht besser... ;-)

In der nahen Zukunft

werden wir das BEC des Controllers künftig stillegen und die Empfangsanlage aus einem separaten Akku versorgen. Vorgesehen sind 4 Zellen GP 370mAh NiMH, ca. 29 g Gewicht.

So kann die gesamte Energie des Flugakkus dem Motor zu Gute kommen. Sollte mit dem letzten Steigflug aus dem Flugakku der Einstieg in die Thermik gelingen, braucht man sich dann keine Gedanken um die Funktion der Fernsteuerung zu machen (safety first).

E-Treffen Rothenburg

Gleich am nächsten Morgen begaben wir uns ins bayrische Rothenburg o.d. Tauber auf das Elektroflug-Meeting, welches am 26./27. Juli stattfand. Bei starkem Wind wurden dort zwei weitere Flüge mit Yoda und seinem neuen Antrieb durchgeführt. (Bernd hatte wieder dieses Grinsen im Gesicht!)

Wie geht's weiter?

Nun, wenn ich (Dieter) dann gelegentlich auch mal einen eigenen Yoda besitze, werden weitere Optimierungen an dem Antrieb folgen.

Insbesondere in der Abstimmung von Akku und Luftschraube sehe ich weiteres Potential. Der Versuch mit der 8x4,5" Klappluftschraube war schließlich einfach mal ein Schuß ins Blaue. Entsprechende Ergebnisse werden hier ergänzt.

Am Schluß gibt's noch die geheimnisvolle Frage:

"Moh geids des Zeug zom kaufa?"

Und schon wieder brauchen wir eine freie Übersetzung für Nicht-Schwaben:
"Wo kann man diesen Antrieb erwerben?"

Nun, einfach mal bei den Konstrukteuren des Yoda nachfragen. Herbert Stammler und Bernd Pfeiffer werden euch hier gerne weiterhelfen. Oder schaut einfach mal bei www.mfly.de rein.

Viel Spaß und endlose Steigflüge mit dem Yoda-Antrieb wünscht euch Dieter Dörr.



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