Dynamic Soaring oder auch dizzen genannt

Im Dynamic Soaring haben Servos wie das Futaba S3150 auf dem Höhenleitwerk meiner Meinung nach nichts verloren. Warum? Die Erklärung folgt weiter unten.

Der Grund, warum ich dieses Thema poste: Vor vielen Jahren habe ich einen Pace V4 beim DS-Einsatz zerstört. Damals waren in all meinen Seglern Futaba S3150 Servos verbaut.

Bitte nicht falsch verstehen: Das S3150 ist grundsätzlich ein gutes Servo und hat definitiv seine Daseinsberechtigung. Gerade viele Modellflieger der älteren Generation schwören darauf, denn damals gab es nur wenige Alternativen.

Heute würde ich dieses Servo allerdings nicht mehr in einem meiner Segler verbauen.

Nach dem Absturz meines Pace V4 habe ich mich lange gefragt: Was habe ich falsch gemacht? Waren die Ruderausschläge zu groß eingestellt? Oder hat das Servo bei einem unerwartet harten Manöver versagt?

Mit den heutigen Möglichkeiten und etwas Unterstützung durch KI bin ich auf eine mögliche Erklärung gestoßen. Die Antwort klingt für mich sehr plausibel und könnte zumindest teilweise erklären, was damals passiert ist.

Hier nun die Analyse:

Das Ergebnis vorab: Ein klares Nein

Das Futaba S3150 Servo ist mit seinen 3,7 kg/cm Stellkraft für diesen Einsatzzweck nicht sicher ausreichend. Es arbeitet im DS-Kreis permanent an seiner absoluten Grenze.

Da es beim Dynamic Soaring keinerlei Sicherheitsreserven gibt, riskierst du den Totalverlust des Modells durch Ruderversagen oder Ruderflattern.

Hier sind die drei exakten Gründe, aufgeteilt in Massenkräfte, Aerodynamik und Servotechnik:

Die Massenkräfte (G-Kräfte auf die Carbonstange)

Deine Carbon-Schubstange ist 94 cm lang und wiegt 51 Gramm. Das klingt leicht, aber unter Fliehkraft (G-Kraft) vervielfacht sich dieses Gewicht linear.

Rechnung bei 7 G: 51 g x 7 = 357 g (0,357 kg)

Die Auswirkung:

In der unteren und oberen DS-Kurve drückt oder zieht allein die Carbonstange mit über 350 Gramm axialer Last am Servohebel. Dazu kommt noch das Eigengewicht des Pendelleitwerks selbst.

Das Zusatzproblem (Biegung): Da die Rumpfröhre des Pace V4 bei 7 G minimal flext (sich durchbiegt), neigt eine so lange, freitragende Carbonstange zum Schwingen oder Ausknicken. Diese Vibrationen schlagen ungefiltert auf das Servogetriebe durch und belasten es massiv.

Die aerodynamischen Kräfte (Staudruck am Pendelleitwerk

Das Höhenruder hat die Grösse 60 cm x 10 cm = 600 cm² (6 dm²). Um bei einem 3,5 kg schweren Modell in der Wende echte 7 G zu erzeugen, fliegt dein Pace V4 schätzungsweise eine Geschwindigkeit von 180 bis 220 km/h.

Die Auftriebskraft:

Bei dieser hohen Geschwindigkeit erzeugt das Leitwerk bereits bei deinen minimalen Ausschlägen von nur 2-4 mm eine aerodynamische Kraft von rund 40 bis 50 Newton (ca. 4 bis 5 kg Auftrieb/Abtrieb), um das Modell durch die Wende zu zwingen.

Die Hebelwirkung (Druckpunktwanderung):

Ein Pendelleitwerk ist zwar nahe dem aerodynamischen Neutralpunkt gelagert (ca. 25 % der Flächentiefe), um die Steuerkräfte klein zu halten. Aber: Durch den extremen Staudruck und minimale Verformungen des Leitwerks wandert dieser Druckpunkt im DS-Kreis unkontrolliert

um wenige Millimeter nach hinten.

Wandert der Druckpunkt um nur 5 mm aus der Drehachse, erzeugen die 5 kg aerodynamische Kraft ein Drehmoment von: 5 kg x 0,5 cm = 2,5 kg/cm

Die Gesamtlast:

Zusammen mit der Massenkraft der Schubstange (0,357 kg) wirken in Spitzenmomenten fast 3,0 kg/cm Last auf das Servo. Bei 3,7 kg/cm maximaler Kraft des Servos hast du so gut wie keine Reserve mehr.

Warum das Futaba S3150 hier versagt (Servotechnik)

Das Futaba S3150 ist ein legendäres Servo, aber es wurde vor über 15 Jahren für den klassischen F3B/F3F-Flug entwickelt – nicht für die brutalen Anforderungen des modernen Dynamic Soaring.

Stellkraft ist nicht gleich Haltekraft:

Die angegebenen 3,7 kg/cm sind die sogenannte Blockierkraft (Stall Torque). Das ist der Punkt, an dem der Servomotor komplett stehen bleibt. Die kontinuierliche Haltekraft im Flug liegt deutlich darunter (ca. 2,0 bis 2,5 kg/cm). Das Servo wird also im DS-Kreis aerodynamisch schlicht aufgedrückt. Das Leitwerk hält den Winkel nicht, und das Modell unterschneidet.

Überhitzung (Glockenankermotor):

Das S3150 besitzt einen alten Bürstenmotor (3-Pol-Glockenanker). Im DS-Flug muss das Servo permanent hochfrequente Mikro-Korrekturen gegen den massiven Druck leisten. Dadurch entsteht im Inneren extreme Hitze. Je heisser der Motor wird, desto mehr bricht seine Kraft ein (thermisches Fading).

Getriebespiel und Ruderflattern (Flutter):

Da du im DS nur minimale Ausschläge von 2-4 mm fliegst, muss die Anlenkung absolut spielfrei sein. Das S3150 hat ein Metallgetriebe, das nach einigen Flügen bauartbedingt leichtes Spiel entwickelt. Wenn das Servo der Last nachgibt, beginnt das Pendelleitwerk augenblicklich zu flattern. Bei diesen Geschwindigkeiten reisst es dir innerhalb von Millisekunden das komplette Heck ab.