Modelbouwclub Weert

Af en toe zal ik op deze site wat schrijven over elektrovliegen. En dat vanuit de positie van zondagsvlieger zonder grote ambities. Ik ben geen doorgewinterde wedstrijdvlieger en heb slechts een viertal jaren ervaring met voornamelijk elektrozwevers. In mijn dagelijkse werk moet ik nog al eens rekenen aan koelproblemen, luchtstromingsproblemen, enzovoorts. Rekenen doe ik graag. Rekenen aan elektrovliegtuigen is leuk omdat je meer zicht krijgt op wat er allemaal speelt bij het elektrovliegen, bijvoorbeeld de relaties tussen accu-capaciteit, vlieggewicht en vliegduur.

Door zelf eens het een en ander uit te rekenen, en met elkaar te vergelijken, wordt je minder afhankelijk van fabeltjes, vastgeroeste clubtradities en reclameteksten over de nieuwste super elektromotor. Aan de andere kant, de rekenarij is niet zalig makend: ‘the proof is in the pudding’. Pas na de eerste vlucht weet je of een elektrokist inderdaad een succes is.

Er wordt op internet veel geschreven over elektrovliegen (zie bijvoorbeeld www.ezonemag.com. Elektrovliegen is in. Maar na al die jaren van ontwikkeling heeft de elektromotor de brandstofmotor nog niet verdrongen. In dit eerste verhaal wil ik wat dieper ingaan op waarom dat zo is, en op wat elektrovliegen toch zo leuk maakt.

De elektro-vliegerij maakt stormachtige ontwikkelingen door. Jaar na jaar zie je verbeteringen van zowel de elektromotoren, de regelaars als de accu’s. Met name de wedstrijdsport heeft deze ontwikkelingen op gang gebracht. In 1996 overrompelden de borstelloze elektromotoren de F5b-elektrozweefwedstrijden. Na 1996 speelden de wedstrijdvliegers zonder borstelloze motoren niets meer klaar. Waar de Evolution van Plettenberg heer en meester was in 1995 met direct drive motoren, sloegen in 1996 Kontronik en Aveox toe met kleine borstelloze motortjes al dan niet met een vertraging. Door deze nieuwe generatie motoren nam de stijgsnelheid van de elektrozwevers toe van ongeveer 120 km/u in 1995 tot 180 km/u in 1996. Dat is een verbetering van 50 % in een jaar tijd. Inmiddels zijn bijna alle fabrikanten van elektromotoren om. Bijna iedere fabrikant maakt tegenwoordig ook borstelloze motoren. Er is een grote keuze aan regelaars, motoren en ook zelfbouw motoren. De performance van deze elektromotoren is indrukwekkend. Kijk bijvoorbeeld eens op de site: www.hacker-motor.com. Motoren van 250 gram inclusief vertraging (B50 6S) verteren 120 ampère uit gepushte 10 cellen packs.

Je kunt je afvragen of de prestaties van een modelvliegtuig met een elektromotor inmiddels in de buurt komen van die van een modelvliegtuig met brandstofmotor. Het antwoord luidt, helaas, nee. Het gat tussen de prestaties van een brandstofaandrijving (= motor + tank) en een elektro-aandrijving blijft groot. Ik zal uitleggen waarom. De voornaamste oorzaak is het grote verschil tussen de hoeveelheid energie die beschikbaar komt uit brandstof (methanol) en hoeveelheid energie die accu-cellen kunnen leveren. Een tweetakt haalt ongeveer 3 MJ uit 1 kg methanol (MJ=1 miljoen Joule, waarbij Joule de eenheid van energie is). Hierbij heb ik een motorrendement van 15% aangenomen. Een goede elektromotor (85% rendement) haalt slechts 0.15 MJ uit 17 stuks van de laatste generatie accu-cellen, de Sanyo RC-3000-HV, samen ook ongeveer 1 kg. Er zit dus nog ongeveer een factor 20 verschil in energie-opslag per kg gewicht tussen brandstof en accu’s. En dat is ook precies de reden waarom bijvoorbeeld een kunstvluchtmodel met elektromotor bijna 2 kg aan accu-cellen mee torst terwijl een kunstvluchtmodel met brandstofmotor slechts een paar honderd milliliter aan brandstof hoeft mee te nemen. En desondanks staat de elektro-kunstvluchtkist na ongeveer 7 minuten weer aan de grond en landt dat zelfde model met een brandstofmotor na ongeveer een kwartier met de tank nog kwart vol. Om het een en ander te illustreren geef ik hieronder een voorbeeld van een kunstvluchtkist, de Rebel van FVK met 1.85 m spanwijdte in twee varianten, beiden met een kwalitatief hoogwaardige aandrijving:

	Rebel Elektro (Elektro Modell 2/2002)	Rebel Viertakt
Motor	HP 370/40 A3	OS FS 91
Rendement	85 %	15 %
Imax	40 Amp.
Pmax	1100 Watt	1100 Watt (1.6 PS)
Energiebron	30 cellen 2000 gepushed	300 ml methanol (240 gram)
Beschikbare energie	0.2 MJ	0.7 MJ
Gewicht aandrijving	2.3 kg (1)	1.1 kg (2)
Vlieggewicht 4.7 kg	3.5 kg

(1) accu + kabels + regelaar + motor
(2) tank + inhoud, motor ophanging + gasservo + motor + uitlaat

Hier moet ook bij worden verteld dat de variant met elektroaandrijving, zoals hier voorgesteld, ongeveer 500 euro duurder is dan de variant met de OS viertakt. Nog een reden om niet voor elekto te kiezen.
Je vraagt je af: wat bezielt al die elektrovliegers? Elektrovliegen is in de allereerste plaats een uitdaging. Het eerste het beste stuk piepschuim met een brandstofmotor erop vliegt. De gemiddelde motortrainer wordt door een veel te sterke brandstofmotor door de lucht gesleurd. Elektrovliegen is puzzelen, uitproberen en experimenteren. Je zult het moeten doen met relatief weinig vermogen en een relatief hoog vlieggewicht. Dat betekent dat je de vliegsnelheid moet aanpassen aan het vleugelprofiel en de vleugelbelasting. Dat je lichte, stijve en sterke constructies moet selecteren. En je zal goed moeten nadenken over de afstemming tussen vliegsnelheid, spoed van de propeller, motor toerental en het aantal cellen in een accupakket. Het komt allemaal veel kritischer. En dat maakt het elektrovliegen juist spannend. In het bovenstaande voorbeeld ben ik uitgegaan van het duurste van het duurste. Het leuke is dat juist prima prestaties worden geleverd met relatief eenvoudige constructies en aandrijvingen, als je de zaken goed op elkaar afstemt. Maar daarover de volgende keer meer. De firma Himmlische Hollein en RBC-kits hebben een aantal leuke fun modellen maar ook echte schaalmodellen die goed presteren met een relatief goedkope aandrijving. Zie bijvoorbeeld de sites www.hoellein.com en www.rbckits.com.

Ronald v.d. Ham, april 2002