Modellbau und Kunstflug

Die Geschichte des Kunstflugs - ein Sport, fast so alt wie die Fliegerei selbst

Der Kunstflug ist schon fast so alt wie die Fliegerei. Bereits 1913 führten französische Piloten einem erstaunten Publikum die ersten Loopings vor. Bald darauf hatte man herausgefunden, dass ein Flugzeug auch auf dem Rücken fliegen kann und Schritt für Schritt, mit der Erfindung der verschiedenen Flugfiguren, entstand der Kunstflug in seiner heutigen Form.
Kunstflugvorführungen sind seit jeher auch eine Sensation auf Flugtagen. Diese Art Kunstflug zielt jedoch überwiegend auf den Schaueffekt und hat mit Kunstflug als Wettkampfsport wenig gemeinsam. Im Laufe der Entwicklung der Fliegerei wurde aber auch deutlich, dass durch den Kunstflug wichtige Erkenntnisse darüber gewonnen werden konnten, wie sich ein Flugzeug an den Grenzen seiner Flugfähigkeit verhält. Damit leistete der Kunstflug historisch einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung der Flugsicherheit.
Motorkunstflug, als Sport mit regulären Wettkämpfen, gibt es seit den zwanziger Jahren. Als die Segelflugzeuge soweit ausgereift waren, dass man damit Kunstflugmanöver fliegen konnte, entwickelte sich der Segelkunstflug als eigenständiger Zweig des Segelflugs. Bereits 1937 entstand in Deutschland mit dem "Habicht" das erste Segelflugzeug, das gezielt für die Anforderungen des Segelkunstflugs entworfen war. Der zweite Weltkrieg unterbrach die Ansätze zu einem Wettkampfsport für lange Zeit. In den fünfziger und frühen sechziger Jahren wurden in mehreren europäischen Ländern spezielle Kunstflug-Segelflugzeuge entwickelt. Wirklich bewährt haben sich von diesen Entwürfen jedoch nur die deutsche LO 100 und der polnische Kobuz-3. Aus der Kobuz wurden in den zurückliegenden zehn Jahren der Einsitzer Swift und der Doppelsitzer Fox entwickelt, die heute weltweit besten Segelkunstflugzeuge.
Segelkunstflug als internationaler Wettkampfsport ist noch recht jung. Die erste Weltmeisterschaft fand 1985 im österreichischen Mauterndorf statt. Seitdem gibt es alle zwei Jahre eine Segelkunstflug-Weltmeisterschaft und seit 1994 auch Europameisterschaften.

Im Kunstflug gibt es etwa 550 mögliche Figuren

Was ist Kunstflug eigentlich? Die Antwort hängt davon ab, ob man als Zuschauer am Boden steht oder selbst diesen Sport ausübt und im Cockpit sitzt. Für den flugbegeisterten Zuschauer mag vielleicht der Eindruck entstehen, dass die Kunstflugpiloten leicht verrückte Hassadeure sind, die mit ihren Flugzeugen unkontrolliert durch den Himmel purzeln und womöglich dabei Kopf und Kragen riskieren. Die aktiven Piloten verbinden mit dieser Art des Fliegens Dinge wie Kreativität, Dynamik, Präzision, Körperbeherrschung, Disziplin, Ästhetik, Adrenalin und vielem mehr.
Im Wesentlichen besteht die Kunst darin, aus den Grundelementen des Kunstfluges wie zum Beispiel Linien, Winkel, Rollen, Loop, Trudeln und Turn eine Kombination dieser Einzelfiguren miteinander zunächst zu planen und dann später auch zu fliegen. Nach dem zur Zeit gültigen Figurenkatalog gibt es etwa 550 mögliche Figuren. Die Leistungsmerkmale des Flugzeuges, das eigene fliegerische Können, die Ein- und Ausgangsgeschwindigkeiten bei den einzelnen Figuren müssen so kombiniert werden, dass der Flug dann auch noch in einen räumlichen Bereich am Himmel passt. Das ist im Wettbewerb die genau abgesteckte Kunstflugbox in Form eines Würfels mit einer Kantenlänge von 1000 Meter oder bei einer Luftfahrtveranstaltung der festgelegte Vorführraum gegenüber der Zuschauerlinie. Harmonie, Figurenvielfalt, Raumeinteilung, Windeinfluss müssen in den Programmen ebenso Berücksichtigung finden wie Mindest- und Höchstgeschwindigkeiten und die G-Belastungen, die auf den Piloten und sein Flugzeug wirken.
Das alles findet bei der Entwicklung eines Programms zunächst im Kopf statt und wird anschließend mit einer besonderen Symbolschrift zu Papier gebracht. Dann geht es daran, die Papierversion "herunterzufliegen". Da dieser Sport zeitweise bei Geschwindigkeiten um die 300 km/h-Marke stattfindet, bleiben häufig nur zehntel Sekunden, um nochmals auf den Programmzettel zu schauen. Deshalb wird das zu fliegende Programm vor dem Start mental intensiv einstudiert bis es möglichst verinnerlicht ist, so dass die ganze Aufmerksamkeit im Flug für die optimale Präsentation eingesetzt werden kann.
Der Synchron-Kunstflug bedeutet dann nochmals eine Steigerung. Hierbei spielen sehr menschliche Faktoren eine zusätzliche Rolle. Gegenseitiges Vertrauen der Teammitglieder zählt zu den Hauptgrundlagen, denn bei hohen Geschwindigkeiten und geringen Abständen müssen sie sich blind aufeinander verlassen können. In jeder Phase des Programms gibt es einen führenden Piloten, den Leader, der die Kommandos zu den einzelnen Flugmanövern gibt. Der zweite Pilot, der Wingman, folgt seinem Leader stets blind.
Im Synchron-Segelkunstflug kommt zusätzlich erschwerend hinzu, dass die Korrektur von Abweichungen mangels Motorkraft nur eingeschränkt möglich ist und somit alles von Beginn an passen muss, damit eine harmonische und exakte Vorführung präsentiert werden kann.

Der Einstieg in den Modellflug ist ganz einfach - Ein Hobby für Jung und Alt

Modellflieger sind Leute, die ein Gebilde, das sie Flugzeug nennen und das schwerer als Luft ist, meist selbst bauen und sich dann unbändig freuen, wenn dieser Apparat der Schwerkraft trotzt und sich einigermaßen harmonisch durch die Luft bewegt. Die Freude darüber ist so groß, dass sie im Körper des Betroffenen eine Art von Bazillus einpflanzt, der dann eine Krankheit auslöst, die als unheilbar gilt. Die Leiden werden nur gelindert, wenn Modellflugsport betrieben wird. Die jüngsten Befallenen sind acht bis zehn Jahre, die ältesten bekannten Fälle 80 Jahre und mehr.
Geflogen werden je nach finanzieller Ausstattung und persönlicher Vorliebe reine Segler, Elektroflieger oder Modelle mit Verbrennermotor. Die Spannweiten bewegen sich zwischen 50 Zentimeter und sechs Meter, die Gewichte liegen bei 500 Gramm bis 20 Kilogramm. Es werden reine Zweckmodelle gebaut, die entweder besonders schnell sind (bis 300 km/h) oder besonders lange oben bleiben (bis 14 Stunden).
Sogar Modellhubschrauber gibt es inzwischen, obwohl die Experten der Aerodynamik seinerzeit schlüssig nachgewiesen haben, dass Modellhubschrauber auf Grund ihres Leistungsbedarfes theoretisch gar nicht fliegen können. Sie haben aber die Dickköpfigkeit der Tüftler außer Acht gelassen und werden jetzt durch die Praxis Lügen gestraft. Mit Modellhubschraubern lassen sich im Gegenteil Figuren fliegen, die manntragende Hubschrauber zerreißen würden.
Viele Liebhaber findet auch der Scale- oder Semiscale Modellbau, bei dem ein Vorbild aus der manntragenden Zunft so genau wie möglich nachgebaut wird. Während der Semiscale Modellbauer sich begnügt, die Umrisse seines Modells denen seines Vorbildes angepasst zu haben, damit man eben erkennt, es ist eine ME 109 oder eine Cessna 180, hat der Scalebauer höhere Ziele.
Bis zu 2000 Stunden werden verbracht, um ein Vorbild aus der Anfangszeit der Fliegerei oder einen supermodernen Jet aus der Gegenwart so genau wie nur irgendmöglich nachzubauen. Gleichgültig, ob es sich um eine JU 52 aus Wellblech oder ein Segler mit maßstabsgerechten Platten aus Flugzeugsperrholz handelt.
Andere verschreiben sich dem Kunstflug und bauen Modelle, die Kunstflugfiguren erlauben. Die geflogenen Figuren stehen dem manntragenden Kunstflug in nichts nach, es werden Loopings, Rollen, senkrechte Auf- und Abwärtspassagen geflogen, wobei es auch auf die Harmonie des Programms ankommt.
Die Industrie liefert heute Fertigmodelle, die in kundiger Hand innerhalb von fünf Stunden flugfähig sind. Auf der anderen Seite steht der Modellbauer, der nach einem Plan mit viel Balsaholz, Papier, Klebstoff und Farbe baut. Hier werden je nach Modell 40 bis 500 Stunden im Bastelzimmer verbracht.
Großer Beliebtheit erfreuen sich die Baukästen. Hier existiert ein sehr großer Markt, der jeden gewünschten Vorfertigungsgrad und Flugzeugtyp bietet. Balsabeplankte Styroporflügel und glasfaserverstärkte Epoxydrümpfe sind hier inzwischen Stand der Technik geworden, aber auch die Holzwürmer der alten Garde findet noch genug zum Schneiden, Schleifen und Lackieren.
Auf jeden Fall ist eine große Sorgfalt von Nöten; vorschnelles Hudeln und Murksen wird spätestens am Tag des Erstflugs bestraft: Entweder kommt der Apparat erst gar nicht hoch oder er fällt in der Luft auseinander. Liebe zum Detail ist notwendig, Materialkunde und das Wissen um die dynamischen Kräfte beim Flug sind unabdingbar.
Zum Fernsteuern braucht man einen Sender, einen Empfänger und die "Servos". Das sind kleine Elektromotörchen mit Getriebe, die die Empfangssignale des Empfängers in eine mechanische Hin- und Herbewegung umsetzen, um die Ruder des Flugmodells zu steuern.
Der Sender hat zwei "Knüppel", die sich links/rechts und vor/zurück bewegen lassen und damit werden die Funktionen Quer/Seite und Hoch/Tief/Motorgas gesteuert. Der Sender sendet mit einer sehr geringen Leistung (0,1 Watt) die Stellung der Knüppel an den Empfänger, der seinerseits die Servos ansteuert. Zieht zum Beispiel der Pilot ein bisschen am Knüppel, geht sofort das Höhenruder ein wenig nach oben und das Flugmodell steigt leicht. Legt er den Knüppel nach rechts, geht das Querruder rechts nach oben und links nach unten und das Modell rollt nach rechts. Mit ein wenig Übung kann dann ein Anfänger mit Hilfe eines erfahrenen Piloten das Modell schon recht gut steuern.
Die Reichweite des Senders ist größer als die Sichtweite, und wer fliegt schon sein Modell so, dass er es nicht mehr sieht. Modellflug betreibt man ja deshalb, damit man sein Modell sieht. Sollte es dennoch zu einem Absturz kommen, so liegt es in den weitaus meisten Fällen an nicht geladenen Akkus, wackligen Schaltern oder durchgewetzten Drähten. Störungen von außen sind sehr selten, ist doch für die Modellflieger von der Bundespost ein eigenes Band (35 Mhz) reserviert.

Entgegen anderslautenden Vorurteilen: Modellflug stellt keine Umweltbelastung dar

Dem Laien stellt sich mitunter der Modellflug als Umweltbelastung dar. Je nach dem wie groß die Toleranzschwelle und wie verbohrt die Ideologie des Beobachters ist, ist natürlich jede Betätigung in der Natur eine Belastung. Selbst ein Spaziergänger ist dann eine.
Betrachtet man jedoch das Ganze mit etwas gesunden Menschenverstand, bleiben folgende Fakten übrig: Modellflugplätze bedürfen der Genehmigung durch den Regierungspräsidenten und haben einen Abstand von 1,5 Kilometer zur nächsten menschlichen Ansiedlung. Als Verbrennermotoren kommen so genannte Glühzünder mit meistens zehn Kubikzentimeter Hubraum zum Einsatz, die mit Methanol betrieben und mit Rizinus geschmiert werden. Beide Stoffe verbrennen zu Wasser und Kohlendioxid. Ein Golf PKW verbrennt in einer Stunde mehr Treibstoff als ein intensiv fliegender Modellflieger in einem ganzen Jahr.
Die Motoren sind mit Schalldämpfern ausgerüstet, so dass in sieben Meter Abstand noch maximal 84 dbm gemessen werden dürfen. Das bedeutet: In 1,5 Kilometer Abstand ist von solchen Modellen nichts mehr zu hören. Tiere lassen sich von Modellflugzeugen nicht stören. In der Dämmerung (nur dann kommen Waldtiere überhaupt auf Wiesen) äsen sind in aller Ruhe weiter, auch wenn Modellflugzeuge über ihnen ihre Kreise ziehen. Auch Vögel lassen sich von Modellflugzeugen nicht beeindrucken, im Gegenteil, oft schrauben sich beide gemeinsam in der Thermik in die Höhe. Im Allgemeinen treffen sich am Wochenende fünf bis zehn Piloten, die dann zwei bis vier Modelle aufsteigen lassen. Man kann also nicht von einer Massenveranstaltung sprechen, die an jedem Wochenende stattfindet.
Wie subjektiv das Ganze anzusehen ist, beweist die Tatsache, dass in Italien Modellflugveranstaltungen manchmal mitten in der Stadt auf dem Marktplatz stattfinden und jeder Zuschauer hat seine helle Freude an "la machina".

Warum fliegt ein Flugzeug?

Im 18. Jahrhundert entdeckte der Schweizer Gelehrte Daniel Bernoulli, dass in einer strömenden Flüssigkeit der Druck dort am niedrigsten ist, wo die Geschwindigkeit am größten ist. Das gilt nicht nur für Flüssigkeiten, sondern auch für die Luft und andere Gase. Das brachte Flugzeugbauer auf eine Idee: Wenn man die Geschwindigkeit der Luft oberhalb einer Tragfläche steigern kann, muss der Druck sich dort vermindern, und die Tragfläche wird von der unteren Luft nach oben gedrückt.
Man baute also Tragflächen mit gekrümmter Ober- und gerader Unterseite. Da die Luft über der Oberseite eine größere Strecke zurückzulegen hat, muss sie sich mit größerer Geschwindigkeit bewegen. Die Folge: Der Druck über dem Flügel ist geringer als unter ihm. Der Unterschied zwischen dem Luftdruck an der Oberseite und dem an der Unterseite bewirkt den Auftrieb, der Flügel wird dadurch nach oben gehoben. Das kann aber nur funktionieren, wenn sich das Flugzeug schnell durch die Luft bewegt. Dafür sorgt bei den Propellerflugzeugen der "Quirl", die Luftschraube heißt. Er überwindet den Luftwiderstand und zieht das Flugzeug vorwärts. Die Vorwärtsbewegung durch den Propeller wird Vortrieb genannt. Bei Düsenflugzeugen wird der Vortrieb von den ausströmenden Verbrennungsgasen erzeugt. Diesen Vortrieb nennt man Schub.

Wie funktioniert eine Gas-Turbinde?

Der Luftkompressor (bei großen Treibwerken mit axialem Stufen ausgestattet) saugt den Luftmassenstrom an und verdichtet ihn auf einen möglichst hohen Druck. Ein Teil dieser Luft wird in die Brennkammer geleitet. Dort wird eine bestimmte Brennstoffmenge eingedüst und verbrannt. Der übrige Luftstrom wird zur Kühlung außen an den Brennkammern vorbeigeleitet und mischt sich bis zum Eintritt in die Turbine mit den heißen Brenngasen. Der aufgeheizte und unter hohem Druck stehende Luftstrom wird in einer oder auch mehreren Turbinenstufen entspannt. Da der Kompressor und die Turbine auf einer Welle angeordnet sind, deckt die Turbine den Leistungsbedarf des Kompressors. Je nach Betriebszustand der Gasturbine herrscht hinter der Turbine noch ein bestimmter Überdruck, der in der nachgeschalteten Düse expandiert, und die Austrittsgeschwindigkeit des Abgasstroms weiter steigert. Luftmassenstrom und Austrittsgeschwindigkeit bestimmen den Schub der Fluggasturbine.
Beim Anlassen der Gasturbine wird die Welle bis zu einer Drehzahl hochgefahren, bei der nach dem Zünden der Brennkammern die Verbrennung stabil bleibt und die Gasturbine nach dem Abschalten des Starters die Drehzahl selbst hält (Selbsthaltedrehzahl). Durch vermehrte Brennstoffeindüsung wird die Turbineneintrittstemperatur gesteigert und die gewonnene Leistung erhöht, die dann wiederum zu einer Steigerung der Wellendrehzahl führt. Im Laufe dieses Hochfahrvorgangs steigt auch das Druckverhältnis im Kompressor und auch der Schub nimmt zu. Im Prinzip stellt dann nur noch die mechanische Festigkeit der beschaufelten Scheiben eine Grenze für die weitere Steigung der Drehzahl dar. Die Berstdrehzahl kann beim Streben nach höherem Schub schnell erreicht werden, da die Spannungen im Scheibenmaterial mit dem Quadrat der Drehzahl anwachsen und die zulässigen Belastungsgrenzen des Rohmaterials mit steigenden Temperaturen abnehmen.
Aufwendige Regelungs- und Überwachungssysteme sorgen in der Luftfahrt dafür, dass diese Grenzen in keinem möglichen Betriebsfall erreicht werden.