Wird eine höhere Leistung gefordert, geht nichts an der Anschaffung eines teuren Antriebs vorbei. Motoren der gehobenen Leistungs- und auch Preisklasse zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad aus und können mit deutlich höheren Strömen belastet werden. Doch auch hier gilt bis auf wenige Ausnahmen die Regel, daß in Bereichen über 40 Ampere Vorsicht geboten ist. Um auf Nummer Sicher zu gehen, sollten die bei Motoren dieser Preisklasse meist verfügbaren Leistungsdiagramme beachtet werden.

Besonders für finanzkräftige Umsteiger mit gehobenen Ansprüchen bietet sich auch die Anschaffung eines bürstenlosen Antriebsmotors an. Ältere bürstenlose Elektromotoren hatten in Bezug auf den Regler ihren größten Nachteil, da je nach Steuerverfahren des Motors andere Regler verwendet werden müssen. Diese sind aber in gar keinem Fall geeignet, kollektorgesteuerte Elektromotoren zu regeln. Moderne Motoren dieses Typs bieten eine überragende Wellenleistung bei geringem Gewicht und werden durchweg über nur drei Anschlussleitungen versorgt und gesteuert. Leider ist der Anschaffungspreis recht hoch.

Hinweis: Wer mehr über die Bauweisen und Unterschiede der auf dem Markt angebotenen Elektromotortypen erfahren möchte, sollte in seinem Archiv den Modellflieger 5/96 heraussuchen und auf den Seiten 9 bis 12 einen Ausflug in die Welt der Elektro-Physik unternehmen.

Tip: Als Faustregel für die Wahl einer passenden Elektro-Motorisierung kann ein Blick in die Kataloge der Hersteller empfohlen werden. Sollte es zu dem zur Umrüstung anstehenden Modell mittlerweile ein für den Elektroantrieb ausgelegtes Äquivalent geben, so kann unter Beachtung der Gewichtsdifferenz zwischen der Herstellerangabe und dem eigenen Modell ein möglicher Antriebsvorschlag entnommen werden. Angaben zum Einsatz eines Getriebes sollten dabei direkt übernommen werden. So ist zumindest sichergestellt, daß man nicht total danebengreift.

Getriebe werden eingesetzt, um die Drehzahl der Luftschraube gegenüber der des Antriebsmotors zu verringern. Dies erlaubt, vereinfacht dargestellt, den Einsatz größerer Luftschrauben und gibt mehr Kraft bei geringerer Fluggeschwindigkeit. Da der Motor unter Nennspannung im Getriebeeinsatz deutlich geringer belastet wird und für vernünftige Luftschraubendrehzahlen eine Steigerung der Motordrehzahl erforderlich ist muß die Antriebs-Spannung deutlich über der Nennspannung des Motors liegen. Da auch hier der Motor nicht überlastet werden darf, entscheidet der Stromfluß unter Vollast über die maximal mögliche Anzahl von Zellen. Wenn auf den Einsatz eines Amperemeters verzichtet werden soll bleibt meist nichts anderes übrig, als sich an den Herstellerangaben oder veröffentlichten Angaben aus der Praxis zu orientieren.
Getriebe werden bauartbedingt in zwei Typen unterschieden. Zahnriemengetriebe nutzen zur Kraftübertragung von der Motor- zur Luftschraubenwelle einen Zahnriemen. Diese Bauweise bietet bei den meisten Getrieben den Vorteil, daß durch Austausch eines Ritzels sehr leicht das Untersetzungsverhältnis verändert werden kann. Weiterhin wird bei Bodenberührung der Luftschraube maximal der Zahnriemen zerstört, was relativ günstige Reparaturen zuläßt. Als Nachteil muß die verhältnismäßig üppige Baugröße genannt werden, so dass ein derartiges Getriebe nur unter geräumigen Motorhauben Platz findet. Demgegenüber steht das Zahnradgetriebe, welches recht kleine Baugrößen zuläßt, dafür aber im Unglücksfall hohe Reparaturkosten fordert. Weiterhin ist zu beachten, daß bei manchen Zahnradgetrieben der Motor links herum laufen muß, was nur wenige Ferritmotoren auf Dauer vertragen.

Bei den Luftschrauben sollte möglichst ein modernes, speziell für den Elektroflug konzipiertes Exemplar zum Einsatz kommen, da einige der für Verbrennungsmotoren durchaus geeigneten Typen ein zu hohes Gewicht und auch zu dicke Profile aufweisen. Da die Luftschraube die sicherlich billigste Komponente des Gesamtantriebs ist kann hier am meisten probiert werden.

Der verwendete Drehzahlregler bzw. Drehzahlsteller muß den Leistungsanforderungen des angeschlossenen Elektromotors entsprechen! Bei der Anschaffung sollte daher eher eine Klasse höher als eine zu tief gegriffen werden. Ob dabei ein Regler mit oder ohne BEC (integrierte Empfängerstromversorgung) gewählt wird hängt in den meisten Fällen von der angepeilten Zellenzahl ab. Bei Antrieben bis 10 (12) Zellen ist ein BEC-Betrieb noch möglich, darüber hinaus sind die meisten Regler bauartbedingt nicht mehr in der Lage, die Empfangsanlage mit Strom zu versorgen. Dabei gilt die Regel, daß die Empfangsanlage um so mehr Strom aufnehmen darf, je geringer die Anzahl der angeschlossenen Zellen ist. Der Regler muß die Spannung des Antriebsakkus nämlich auf den von der Empfangsanlage benötigten Wert von ca. 5 Volt herunterregeln. Dabei erwärmt er sich um so mehr, je höher die Spannungsdifferenz ist. Da er sich durch eine hohe Stromanforderung seitens der Empfangsanlage ebenfalls erwärmt, ergibt sich eine natürliche Grenze. Bei den modernen Reglern ist die BEC ebenso wie die Motorbremse (EMK) meist softwareseitig ein- und ausschaltbar. Bleibt noch zu erwähnen, daß beim Einsatz von Getrieben die EMK-Bremse immer abgeschaltet sein sollte, da ein scharfes Abbremsen der Motordrehzahl die Getriebekomponenten (Zahnräder oder Zahnriemen) zerstören kann.

Anforderungen an das Modell, Austausch der Komponenten

Für die Unterbringung der Akkus im Rumpf muß der nötige Platz vorhanden sein. In der Regel wird der unter einer Motorhaube verkleidet untergebrachte Verbrennungs-Motor durch seinen Elektro-Nachfolger ausgetauscht. Für Tüftler besteht auch die Möglichkeit, den zentralen Antrieb durch zwei oder mehr Motoren im Flügel auszutauschen. In jedem Fall muss freier Raum im Rumpf geschaffen werden, der die Aufnahme des kompletten Akkusatzes ermöglicht. Es ist wenig ratsam, die Akkus weit verstreut im Rumpf unterzubringen, da lange Kabelverbindungen nur zu unnötigen Verlusten führen und zudem Störungen der Empfangsanlage möglich sind.

Im Rumpf werden der Tank und das Drosselservo nicht mehr benötigt. Für die voluminösen Akkupacks wird dadurch in der Regel nicht genügend Platz frei, so dass nach weiteren Möglichkeiten gesucht werden muss. Oftmals kann der vor den Servos liegende Empfänger in den hinteren Rumpfteil verlegt werden, wodurch im vorderen Bereich weiterer Raum geschaffen wird. Dieser Eingriff ist bei Elektroantrieben sogar zu empfehlen, da es ratsam ist, den Empfänger möglichst weit entfernt von den stromführenden Teilen des Antriebs unterzubringen. Ein Versetzen der Servoeinheit ist oft mit sehr viel Aufwand verbunden und daher nicht zu empfehlen. Optimal sind die Möglichkeiten für die Unterbringung der Akkus, wenn das Resonanzrohr im Rumpf untergebracht war und der Schacht so groß ausgelegt ist, daß er die Zellen aufnehmen kann. In diesem Fall ergibt sich sogar noch die Möglichkeit, durch die exakte Positionierung der Akkustangen im Resonanzrohrschacht den Schwerpunkt ohne Verwendung von Trimmblei einhalten zu können.

Wie Eingangs bereits erwähnt, kann bei weitem nicht jedes Modell problemlos auf Elektroantrieb umgerüstet werden. Der Flieger sollte eine gehörige Portion Mehrgewicht trotz Leistungsverlust des Antriebes verkraften können und genügend Platzreserven im Rumpf für die Aufnahme der Akkupacks haben. Somit fallen schnelle Kunstflugmodelle mit "Power ohne Ende" ebenso aus wie Großmodelle mit hohen Gewichten. Als ideal für eine Umrüstung geeignet erscheinen dagegen Modelle mit einem bisherigen Abfluggewicht von bis zu 4 kg. Die bisherige Motorisierung sollte dabei max. 6,5 ccm betragen. Wer einen einfachen 10-ccm-Motor installiert hatte muß sich sicher sein, daß das Modell auch mit 6,5 ccm ausgekommen wäre. Zudem bietet ein tragendes Profil gegenüber symmetrischen Profilen Vorteile im Hinblick auf die zu erwartende Gewichtszunahme. Zu kleine Modelle sind für eine nachträgliche Umrüstung nur selten geeignet, da das Platzangebot im Rumpf nicht ohne größere Eingriffe in die bestehende Installation ausreicht.

Die Fluggeschwindigkeit des Modells wird nach der Umrüstung wahrscheinlich niedriger ausfallen als mit Verbrenner-Antrieb, da die Verwendung eines größeren Propellers, möglicherweise in Verbindung mit einem Getriebe, deutlich niedrigere Drehzahlen zuläßt. Dabei ist zu bedenken, daß Elektromotoren ihren besten Wirkungsgrad oft bei hohen Drehzahlen und nicht all zu hohen Strömen haben, weshalb sich der Einsatz eines Getriebes oftmals empfiehlt. Für den größeren Propeller sollte dann die Erhöhung des Fahrwerks möglich sein.

Für den ersten Versuch einer Umrüstunag eines Motormodells bietet sich daher ein Modell in der Art einer Piper, einer Klemm oder ein Oldtimer besonders an. Diese Typen bieten neben ausreichend Platz auch gute Flugeigenschaften und begnügen sich mit wenig Motorleistung und geringen Startgeschwindigkeiten. Das Spektrum für Experimente ist daher deutlich breiter und mit den dabei gewonnenen ersten Erfahrungen kann später auch die Umrüstung anderer Typen in Angriff genommen werden.

Generell sollte zu Anfang auf jeden Fall der Stromfluss bei Volllast die oben genannten Grenzen nicht überschreiten. Bei der Wahl der Zellenzahl kann davon ausgegangen werden, daß die Spannung des Akkus unter Last auf 1 Volt pro Zelle zurückgeht und somit pro Volt Nennspannung des gewählten Motors bei Direktantrieb eine Zelle verwendet wird. Nur bei Einsatz von Getriebeantrieben können deutlich mehr Zellen angeschlossen werden. Der Blick aufs Amperemeter zeigt aber in jedem Fall die Grenzen. Die Verwendung eines Drehzahlmessers liefert zusätzliche Informationen, mit denen die Luftschraubenwahl erleichtert werden kann.

Ein Beispiel aus der Praxis:

Modell:	Piper PA 18
Spannweite	180 cm
Motor	10 ccm 2-Takt	Ultra 1200 (= 1600 / 5)
Getriebe	---	Kruse Synchro-Gear 2,25 : 1
Leistung	übermotorisiert	passend
Luftschraube	11 x 7	12 X 8 Dreiblatt
Energie	350 ml Kraftstoff	20 Zellen 1700 mAh
Gewicht	4,2 kg (mit Beleuchtung)	4,9 kg (ohne Bel.)
Flugzeit	> 15 min	6-7 min

Der Austausch des 10-ccm-Motors gegen einen Ultra 1200 mit Getriebe 1:2 war recht problemlos, da der Verbrennungsmotor samt Drosselservo auf einer Alu-Platte montiert und über vier Schwinggummis 7 x 15 mm mit dem Motorspant verbunden war. Der Elektromotor wurde samt Getriebe in gleicher Position auf eine Sperrholzplatte gleicher Größe befestigt und ebenfalls mit den Schwinggummis verschraubt. Somit sind beide Antriebe jederzeit leicht gegeneinander austauschbar. Zur Nutzung des Resonanzrohrschachtes als Akkuhalter für 20 NC-Zellen mußte in den vorhandenen Schacht eine ebenflächige Auflage eingebracht werden, auf welcher die Akkus liegen. Weiterhin mußten Begrenzer installiert werden, die eine sichere Fixierung der Akkus ermöglichten, gleichzeitig aber auch einen Akkuwechsel nicht behinderten. Nach einigen Versuchen wurde die Frontscheibe derart modifiziert, daß diese nun aufgeklappt werden kann und so den direkten Zugriff auf die Akkus ermöglicht. Diese können durch Lösen von zwei Nylonschrauben M4 nach vorne aus dem Rumpf herausgezogen werden. Die Belüftung der Zellen im Flug erfolgt ohne zusätzliche Lüftungsöffnungen. Die vorhandenen Aussparungen in der Motorhaube und die Durchlassöffnungen für das frühere Resonanzrohr reichen völlig aus. Die unerwünschten Öffnungen für Zylinderkopf, Düsennadel und anderes können mit etwas GFK oder Holz verschlossen werden. Ein wenig Spachtel und Lack lassen später nur noch vermuten, wo retuchiert wurde.

Nach Abschluß der Umbaumaßnahmen zeigte der Blick auf die Waage Modells, daß die angepeilte 5-kg-Marke leicht überschritten wurde. Gewichtssparende Maßnahmen wie der Austausch der Räder gegen deutlich leichtere und sogar noch größere Exemplare, der Tausch einer Rudermaschine und das Aussparen einiger Holzteile halfen beim Abspecken. Der anschließende Flugversuch zeigte, daß die Piper ihr Gewicht problemlos verkraftet und mit dem Elektroantrieb einsatzfähig ist. Der Gesamteindruck im Flug hat durch die niedrigere Fluggeschwindigkeit im Zusammenhang mit dem wesentlich angenehmeren Geräusch deutlich an Attraktivität gewonnen. Natürlich können die früheren Flugzeiten nicht erreicht werden, denn mit 350 ml Sprit waren Flüge von 10 - 15 min kein Problem, zumal Halbgas völlig ausreichte. Das Modell wäre auch mit einem einfachen 6,5-ccm-Triebwerk einsetzbar gewesen. In der Elektroversion ist aufgrund des hohen Gewichtes schon beinahe während des ganzen Fluges 70 - 80% Leistung erforderlich, womit die 1700-mAh-Zellen nach spätestens 6 bis 7 min zur Landung zwingen. Der Antrieb nimmt am Boden ca. 33 Ampere auf. Im Flug dürfte die Stromaufnahme bei Vollast etwas sinken, wobei die Elektrofliegerei im Ganzen einen etwas anderen Umgang mit dem Gasknüppel erfordert als der Verbrenner-Flug.
Die Umrüstung der Piper PA 18 ist als voller Erfolg zu werten, da das Modell jetzt wieder häufiger im Einsatz ist. Ölverschmierte Finger gehören der Vergangenheit an und anstelle der Startbox mit Glühkerzenakku, Elektrostarter und Benzintank muß nur ein kleines Ladegerät und eventuell ein Satz Austauschakkus mitgenommen werden.