Während meiner Zeit bei DSpower wurde mir bewusst, dass viele die Bedeutung von Servos in Starrflüglern unterschätzten. Später, bei einem Testflug, erlebte ich mit, wie ein Starrflügler aufgrund einer trägen Servoreaktion die Stabilität verlor.
In diesem Moment wurde mir die entscheidende Bedeutung dieses scheinbar kleinen Bauteils bewusst. Rückblickend hat dieser Vorfall unser Forschungs- und Entwicklungsteam sogar zu wichtigen Fortschritten angespornt.
Warum Starrflügelflugzeuge nicht ohne Hochleistungsservos auskommen können
Im Gegensatz zu Multikoptern, die zahlreiche Motoren zur Lageregelung nutzen, verlassen sich Starrflügler ausschließlich auf aerodynamische Steuerflächen zur Steuerung der Flugrichtung. Jede Bewegung der Querruder, Höhenruder und des Seitenruders erfordert eine präzise Ausführung durch Servos.
Die Tests des letzten Jahres haben gezeigt, dass herkömmliche Servos bei hohem Luftstrom eine Verzögerung von 0,5 Sekunden aufweisen, was ausreicht, um ein Gieren des Flugzeugs um 20 Grad zu verursachen. Um dieses Problem zu beheben, bieten wir drei Methoden an:
1. Verzögerungen durch spezialisierte Softwaresteuerung reduzieren
2. Verbesserung der Servo-Ansprechgeschwindigkeit
3. Verringern Sie das Übersetzungsverhältnis.
Auch Temperaturschwankungen bergen Risiken. Einem Anwender ist bei einem Flug im nordischen Winter bei -15 °C ein Kunststoffzahnrad gebrochen, was bei der Landung zu sofortigen Schäden führte. Alle unsere Servos für Starrflügler verwenden nun Getriebe aus Flugzeugaluminium und sind mit internen Temperatursensoren ausgestattet. Diese scheinbar kleinen Verbesserungen können in kritischen Momenten lebensrettend sein.
Wie man feststellt, ob ein Servo für die Bedürfnisse von Starrflügelflugzeugen geeignet ist
Die Kontrolle von Geschwindigkeit und Kraft erfordert ein ausgewogenes Verhältnis. Die Berechnung erfolgt wie folgt: Multiplizieren Sie die Flügellänge mit der Fluggeschwindigkeit und teilen Sie das Ergebnis durch 100, um die benötigte Kraft zu ermitteln. Beispiel: Bei einer Flügellänge von zwei Metern und einer Fluggeschwindigkeit von 15 Metern pro Sekunde wird ein Servo mit einer Kraft von mindestens 0,3 kg·cm² benötigt.
Im tatsächlichen Betrieb ist jedoch eine 30%ige Reserve erforderlich, um plötzliche Änderungen der Windgeschwindigkeit ausgleichen zu können.
Die Wasserdichtigkeit wird oft vernachlässigt. Vor zwei Jahren halfen wir einem Kunden bei der Modifizierung eines Vermessungsflugzeugs. Beim Flug durch Wolken drang Feuchtigkeit in das Servo ein und verursachte instabile Steuersignale.
Unsere aktuelle Lösung besteht in der Installation doppelter Silikondichtungen an der Abtriebswelle in Verbindung mit einer nanobeschichteten Leiterplatte. Feldtests haben gezeigt, dass das Flugzeug auch bei starkem Regen einwandfrei funktioniert.
Wie DSpower die speziellen Anforderungen von Starrflügler-Servos erfüllt
Wir haben ein spezielles Verfahren zur Vibrationsdämpfung entwickelt. Bei hohen Vibrationsfrequenzen des Starrflügelmotors kann es in herkömmlichen Servos zu Signalstörungen kommen. In einem Test oszillierte das Servo heftig und unkontrolliert.
Alle Produkte werden nun vor Verlassen des Werks einem 48-stündigen Einbrenntest auf einem Vibrationsgerät unterzogen, wobei Frequenzen von 50 Hz bis 2000 Hz verwendet werden, um verschiedene Flugbedingungen zu simulieren.
Um den Anforderungen von Langstreckenflügen gerecht zu werden, setzen wir eine spezielle Technologie namens dynamische Energieverbrauchsanpassung ein. Herkömmliche Steuergeräte verbrauchen auch im Leerlauf Strom. Wir verwenden Hall-Effekt-Sensoren, um die Position der Steuerflächen zu erfassen und schalten automatisch auf einen Stromverbrauch im Mikroampere-Bereich um, sobald diese einen Ruhezustand erkennen.
Das Steuergerät, mit dem wir unser solarbetriebenes Flugzeug letztes Jahr ausgestattet haben, hat die Flugdauer des gesamten Flugzeugs deutlich verbessert und die Flugzeit um 17 % erhöht.
Vorsichtsmaßnahmen bei der Servoinstallation an Starrflügelflugzeugen
Der Schwerpunkt ist entscheidend. Manche montieren die Steuereinheit außerhalb der Tragfläche, was bei Rollbewegungen zu einer Kopplungswirkung führen kann. Allgemein gilt, dass die Steuereinheit bei 30 % der Flügeltiefe entlang der Rumpfmittellinie montiert werden sollte. Diese Position minimiert aerodynamische Störungen und reduziert das Massenträgheitsmoment. Auch die Einbaulage ist wichtig: Die Abtriebswelle muss senkrecht zur Gelenkachse stehen; andernfalls kann es zu Steuerabweichungen kommen.
Die Kabelführung erfordert sorgfältige Aufmerksamkeit. Einmal hatte ein Kunde das Servokabel zu fest angezogen, wodurch sich der Flügel im Flug verbogen und gezogen hatte und sich die Verbindung gelöst hatte. Deshalb haben die mitgelieferten Kabelschutzschläuche jetzt einen 5-mm-Spalt. Außerdem verwenden wir spezielle Silikonkabel, um ein Sprödewerden bei niedrigen Temperaturen zu verhindern.
Tägliche Wartungspunkte für Servos an Starrflüglern
Die Schmierung von Lagern erfordert besondere Aufmerksamkeit. Herkömmliches Fett darf niemals verwendet werden. Ein Kunde, der dies tat, verursachte bei niedrigen Temperaturen ein Festfressen des Servos. Das von uns angebotene Fett ist speziell formuliert, um die erforderliche Viskosität zwischen -40 °C und 120 °C beizubehalten.
Das empfohlene Wartungsintervall beträgt eine Nachschmierung alle 50 Flugstunden. Bei Einsatz in Wüstengebieten sollte dieses Intervall auf 30 Stunden verkürzt werden.
Die regelmäßige Überprüfung des festen Sitzes des Fahrwerks ist unerlässlich. Bei einem Schulungsflugzeug mit über 200 Flugstunden traten Verschleißerscheinungen am Fahrwerk auf, die zu Spiel führten und schließlich ein plötzliches Blockieren des Seitenruders während der Landung verursachten.
Wir stellen unseren Kunden derzeit Fühlerlehren zur Verfügung, damit sie das Zahnradspiel prüfen und etwaige Spaltmaße von mehr als 0,1 mm beheben können. Durch diese Vorgehensweise konnten bereits viele Unfälle verhindert werden.
Welche technologischen Durchbrüche werden zukünftige Servos für Starrflügler bereithalten?
Der im Test verwendete magnetische Encoder ist wirklich beeindruckend. Herkömmliche Potentiometer verschleißen mit der Zeit, aber unser neu entwickeltes, berührungsloses Messverfahren behebt diesen Nachteil vollständig. Letzte Woche lief ein unter Salzsprühbedingungen getestetes Exemplar 500 Stunden lang ohne Signalschwankungen im Dauerbetrieb und verlängerte so seine Lebensdauer um das Zehnfache. Ich bin besonders gespannt auf ein intelligentes Servosystem.
Jedes Servo ist mit einem Mikroprozessor ausgestattet, der Fehlerzustände automatisch erkennt. Blockiert beispielsweise ein Zahnrad, schaltet es automatisch in den Notlaufmodus, um den Gierwinkel zu reduzieren. Sobald diese Technologie ausgereift ist, wird sie die Flugsicherheit von Starrflüglern deutlich verbessern.
Veröffentlichungsdatum: 28. August 2025