Der Motor im Modellflugzeug

Die Auswahl des richtigen Motors für ein Modellflugzeug gehört zu den Bereichen des Modellbaus um den sich viele Legenden, Halbwissen und Gerüchte ranken. Dabei ist die Auswahl eines passenden Motors für ein normales Sportmodell, einen Parkflyer oder sogar einen Kunstflugtrainer gar kein Hexenwerk. Natürlich gibt es Grenzbereiche des Modellbaus, etwa das Pylon Racing in denen exakte Wissenschaft gefragt ist. Für den Normalen Modellbauer reicht es aber in der Regel aus ein paar Gesetzmäßigkeiten zu kennen um künftig bei der Motorauswahl keine groben Fehler mehr zu machen.

Welche Motoren kommen in Frage

Der e-flite Power 25 ist ein preiswerter aber dennoch sehr leistungsfähiger Motor für Modelle bis ca. 2,5 kg

Natürlich lässt sich ein Modell jeweils mit einer Vielzahl von Antriebskonzepten in die Luft bringen. Dieser Artikel soll aber nicht mehr und nicht weniger tun, als etwas Grundwissen zu vermitteln und den Leser in die Lage versetzen ein neu gebautes Modell, oder ein vorhandenes Modell bei dem der Motor defekt ist, mit einem passenden Motor auszustatten. Deshalb wollen wir zunächst eine ganze Reihe von Antriebskonzepten ausschließen.

• Es geht hier nicht um Verbrennungsmotoren – Verbrenner sind ein wirklich interessantes Betätigungsfeld. Über 90% aller Modelle mit weniger als 1,4 m Spannweite fliegen heute aber elektrisch. Wir beschränken uns deshalb auf Elektroantriebe.
• Es geht hier nicht um Bürstenmotoren – In der Anfangszeit des Elektrofluges und später auch noch bei sehr einfachen Einsteigermodellen, wurden Bürstenmotoren verwendet. Heute haben sich Brushless Elektromotoren als leistungsfähiger Antrieb mit hohem Wirkungsgrad durchgesetzt. Und um die geht es hier.
• Es geht hier nicht um Innenläufer und Getriebemotoren – Bürstenlose Außenläufer sind aufgrund ihrer niedrigen spezifischen Drehzahl und dem Hohen Drehmoment als Antrieb für Flächenmodelle erste Wahl. Innenläufer in Verbindung mit einem Getriebe werden gelegentlich für extrem leistungsfähige Antriebe in Hotlinern verwendet, aber das ist ein ganz anderes Thema.

Wir wollen uns also den Bürstenlosen Außenläufern (Brushless Outrunner) beschäftigen. Jeder der drei Abschnitte des Artikels beschäftigt sich dabei mit verschiedenen technischen daten, die für die Motorauswahl relevant sind.

Der Motor muss ins Modell passen

Was zunächst einmal nach Binsenweisheit klingt, sollte man nicht gleich ins lächerliche ziehen, denn der Augenmerk bei der Motorenauswahl sollte zu aller erst, auf die äußeren Abmessungen und damit einhergehend das Gewicht, des Motors gehen. Die Warscheinlichkeit, dass ein Motor mit den passenden Abmessungen auch der passende Motor für das Modell ist, ist gar nicht so klein. Natürlich gibt es immer noch deutliche Unterschiede zwischen gleich großen Motoren, denen Widmen wir uns dann auch in den kommenden Abschnitten, aber Größe und Gewicht sollten erst mal stimmen. Ist für ein Modell in der Anleitung oder im Bauplan ein Motor mit z.b. 35 mm Durchmesser und einer Gehäuselänge von ca. 55 mm empfohlen, so wiegt dieser ca. 200 g und leistet im Dauerbetrieb ungefähr 300 W.

Dickdraht Wicklung eines Scorpion Hochleistungsmotors

Einige werden nun laut aufschreien und sagen „falsch – ich habe einen Motor der hat bei der Größe doppelt so viel Watt“, diejenigen bitte ich aber sich zu beruhigen. Natürlich ist das gar kein Problem. Allerdings hat so ein Motor auch eine Verlustleistung, die er in Form von Wärme wieder los werden muss. Selbst im Flugmodell hat die Wärmeabfuhr Grenzen und das hat zur Folge, dass ein kleiner Motor mit hoher Leistung immer nur sehr kurz betrieben werden kann. Aber wenden wir uns wieder den Abmessungen selbst zu.

Baut man nun einen größeren Motor als den empfohlenen ein, dann müssen nicht nur Probleme mit dem Platz im Modell gelöst werden, der größere Motor bringt immer auch ein höheres Gewicht mit sich. Da bei einem Flächenmodell der Schwerpunkt eingehalten werden muss, damit es fliegt, muss dieser dann mit zusätzlichem Gewicht im Heck ausgeglichen werden. Die Folge des größeren Motors ist dann häufig ein hauptsächlich schwereres Modell, welches in den Meisten Fällen nicht besser fliegt, aber vor allem weniger gut langsam fliegt. Motoren mit einem Durchmesser von 35 mm passen übrigens sehr gut in Motor-Flugmodelle von ca. 1 m bis ca. 1,4 m Spannweite. Die kürzeren so bis 48 mm passen gut in die kleineren 1m Modelle, die etwas größeren Modelle bekommen einen Motor mit > 50 mm Gehäuselänge verpasst.

Der Motor muss zum geplanten Akku passen

In der Regel haben wir eine feste Vorstellung davon was für ein Akku in das Modell passt. Hat dieser Akku 3 in Serie geschaltete LiPo Zellen (3S) oder 4S oder sogar 6S. Aus der Zellenzahl ergibt sich die Spannung des Akkus und aus der Spannung und der spezifischen Drehzahl des Motors muss sich eine Drehzahl ergeben, die sich in einer für den Betrieb mit einer Luftschraube sinnvollen Größenordnung bewegt. Die Spezifische Drehzahl der Motoren wird als KV angegeben und besagt dass pro Volt anliegender Spannung der Motor eine entsprechen Leerlaufdrehzahl hat. Wir rechnen also:

Zellenzahl x KV x 3,7

Die Motoren des tschechischen Herstellers AXI haben einen sehr guten Ruf

Das Ergebnis dieser Rechnung sollte grob zwischen 10.000 u/min und 20.000 u/min liegen. Das ist natürlich nur eine Näherung aber dieser Empfehlung liegt folgendes zu Grunde. Dreht eine Luftschaube deutlich höher, z.B. 30.000 Umdrehungen pro Minute oder gar noch mehr, so wird sie zum einen sehr laut, zum anderen sinkt Ihr Wirkungsgrad in der Luft stark ab. Außerdem liegen so hohe Drehzahlen meist sowieso außerhalb der Festigkeitsreserve von Propellern für den Modellbau und können diese allein durch die auf die Luftschraube wirkenden Kräfte zerstören. Sehr niedrige Drehzahlen dagegen werden mit den normalen zur Verfügung stehenden Modellluftschrauben keine befriedigende Leistung erbringen.

Der Motor muss die Luftschraube drehen können

Eigentlich ist dieser Punkt weniger eine Frage der Motorauswahl als der Luftschrauben-Auswahl aber ein Abgleich kann natürlich nicht schaden. Grundsätzlich sollte man versuchen eine Luftschraube am Motor zu montieren, die vom Durchmesser her so groß ist wie irgendwie möglich. Dabei dürfen die Bodenfreiheit des Modells, oder gerade bei Pushprop Modellen der Abstand zu teilen der Tragfläche bzw. zum Rumpf nicht außer Acht gelassen werden. Aus der Anleitung zum Motor geht hervor, wie groß, die größtmögliche Luftschraube ist, die der Motor drehen kann. Zur Angabe des Durchmessers, gehört auch immer die Steigung, auch sie darf nicht einfach so vergrößert werden. Ein paar Tipps zu Steigung und Luftschrauben-Durchmesser sind auch in unserem Artikel „Der Propeller am Modellflugzeug“ zu finden.