Motorsegler - Motor glider
Ein Motorsegler ist ein Flächenflugzeug , das mit oder ohne Motorleistung geflogen werden kann. Die FAI Gliding Kommission ISG Definition ist: ein Starrflügel Aerodyns mit einem Antriebsmittel (MOP) ausgestattet ist , der fähig ist nachhaltig steigender Flug ohne Schub des Antriebsmittels. In den USA darf ein Motorsegler für bis zu zwei Insassen, bis zu 850 kg Höchstgewicht und mit einem maximalen Verhältnis von Gewicht zu Flügelspannweite im Quadrat von 3 kg/m 2 zugelassen werden . Ähnliche Anforderungen gibt es in den europäischen JAA/EASA-Vorschriften mit einem maximalen Gewicht von 750 kg.
Geschichte
Im Jahr 1935 wurde von Sir John Carden ein Gelegenheits- oder Hilfsmotor vorgeschlagen, der eingefahren werden konnte . Diese wurde in die Carden-Baynes Auxiliary eingegliedert , die am 8. August desselben Jahres erstmals flog.
Typen
Die meisten Motorsegler sind mit einem Propeller ausgestattet , der fest, gefiedert (zB AMS-Flight Carat ) oder einziehbar sein kann. Allerdings sind inzwischen von einigen Herstellern strahltriebwerkbetriebene Motorsegler erhältlich, von denen einige nur als "Sustainer"-Triebwerke, dh zur Aufrechterhaltung des Gleitflugs und nicht als selbststartendes Flugzeug gedacht sind.
Fest- oder Flügelpropeller
Touring Motorsegler
Motoren mit Fest- oder Vollflügelpropeller werden allgemein als Touring Motor Gliders (TMGs) klassifiziert. TMGs können wie ein Flugzeug starten und segeln oder wie ein Segelflugzeug mit ausgeschaltetem Motor aufsteigen .
Sie sind mit Fronttriebwerken ausgestattet, ähnlich einem Kleinflugzeug. Die großen Spannweiten von TMGs bieten eine moderate Gleitleistung , nicht so gut wie die von Segelflugzeugen ohne Motor . Allerdings sind TMGs effizienter als herkömmliche Leichtflugzeuge .
Die meisten TMGs sind mit Motoren von 80 bis 100 PS (75 kW) ausgelegt und fahren typischerweise (unter Motor) mit 85-100 Knoten (190 km/h). Die meisten haben Kraftstofftanks, die zwischen 50 und 100 Liter (13 bis 26 US-Gallonen) Kraftstoff aufnehmen können, was eine Reichweite von bis zu 450 Seemeilen (ca. 830 Kilometer) ergibt. Moderne TMGs wie der Phoenix Air Phoenix sind in der Lage, unter Strom höhere Geschwindigkeiten und größere Reichweiten zu erzielen .
Einige TMGs sind mit Klappflügeln ausgestattet, damit sie in Standard-T- Hangars für kleine Flugzeuge passen . Schlepphaken sind unnötig, da Flugzeuge mit Selbststartfähigkeit keinen Zugang zu Winde oder Schleppflugzeug zum Starten benötigen wie ein herkömmliches Segelflugzeug.
Einige TMGs, wie die Europa oder die Phoenix, können auch mit auswechselbaren Flügeln oder Wingtips geliefert werden, so dass sie sowohl als Standard-Tourenflugzeug als auch als TMG geflogen werden können.
Die Fahrwerkskonfiguration von TMGs umfasst normalerweise zwei feste Haupträder, sodass es ohne Wingwalker am Boden gerollt werden kann . Während einige TMGs nur ein Hauptrad haben, mit zusätzlichen Laufkatzenrädern an den Tragflächen zum Rollen, werden sie immer häufiger mit Dreirad- und konventionellen (zwei feste Haupträder – dh ein "Heckschlepper") Fahrwerkskonfigurationen hergestellt .
Da der zusätzliche Widerstand des gestoppten Propellers und Fahrwerks deren Gleitleistung verringert, werden TMGs selten im Wettkampf eingesetzt.
Einziehbarer Propeller
Der einziehbare Propeller ist normalerweise an einem Mast montiert, der sich nach oben und vorne aus dem Rumpf heraus dreht , hinter dem Cockpit und der Tragflächenstruktur. Der Rumpf hat Motorraumtüren, die sich automatisch öffnen und schließen, ähnlich wie Fahrwerkstüren. Der Motor kann sich in der Nähe der Ober- oder Unterseite des Mastes befinden, und neuere Konstruktionen haben den Motor im Rumpf befestigt, um Lärm und Luftwiderstand zu reduzieren.
Im Gegensatz zu TMGs sind die meisten Segelflugzeuge mit einziehbaren Propellern auch mit einem Schlepphaken zum Schleppen oder Bodenstart ausgestattet. Sie haben wie die meisten Segelflugzeuge ohne Motor ein einachsiges einziehbares Hauptrad am Rumpf, sodass sie bei Bodenoperationen Unterstützung benötigen. Die üblicherweise verwendeten Zweitaktmotoren sind bei reduzierter Leistung für einen ebenen Reiseflug nicht effizient und müssen stattdessen ein "Sägezahn" -Flugprofil verwenden, bei dem das Segelflugzeug mit voller Leistung steigt und dann mit eingezogenem Propeller gleitet.
Erhalter
Sustainer Motorsegler müssen wie ein Segelflugzeug ohne Motor gestartet werden, können aber langsam steigen, um einen Flug zu verlängern, sobald der Motor ausgefahren und gestartet ist. Sie haben in der Regel keine Lichtmaschine oder Anlasser , daher wird der Motor durch "Windmühlen" des Propellers im Flug gestartet. Der Propeller kann ein starres 2-Blatt-Design sein oder mehr als zwei Blätter haben, die sich bei eingefahrenem Motor an der Nabe falten. Die Propellernabe wird normalerweise direkt an der Kurbelwelle befestigt, aber es gibt zumindest ein Beispiel für einen Stützer mit Riemenuntersetzungsgetriebe, den DG-1000T.
Die kleineren Sustainer-Motoren sind normalerweise nicht mit einer Drossel ausgestattet, sondern haben stattdessen ein Kabel zum Öffnen der Dekompressionsventile in jedem Zylinder, damit sich der Motor zum Starten frei drehen kann. Sustainer-Motoren sind typischerweise luftgekühlte Zweitakt -Zweizylindermotoren im Bereich von 18 bis 30 PS (14 bis 22 kW). Sie sind leichter und einfacher zu bedienen als selbststartende Triebwerke.
Selbststart
Selbststartende Einziehpropeller-Motorsegler haben ausreichend Schub und Anfangssteiggeschwindigkeit, um ohne Hilfe zu starten, oder sie können wie mit einem konventionellen Segelflugzeug gestartet werden. Die Motoren verfügen außerdem über einen Anlasser und eine große Batterie zum Starten des Motors am Boden sowie eine Lichtmaschine zum Aufladen der Batterie. Ein Zweiblatt - Propeller ist mit dem Motor über einen Riemen gekoppelt ist typischerweise Reduktionsantrieb . Bei älteren Konstruktionen muss die Propellerausrichtung vom Piloten mit einem Spiegel überprüft werden, bevor er in den Rumpf eingefahren wird; Bei aktuellen Segelflugzeugen erfolgt die Propellerausrichtung jedoch vollautomatisch.
Eine andere Lösung ist der Einblattpropeller , der den Vorteil einer kleineren Öffnung im Rumpf zum Einfahren des Motors bietet.
Verbrennungsmotoren können von der Montage im Rumpf anstatt am Propellermast profitieren. Dadurch können sie an einen größeren Schalldämpfer angeschlossen werden, um die Geräuschentwicklung im Betrieb zu reduzieren, was hauptsächlich für den europäischen Betrieb relevant ist. Es ermöglicht auch, die Riemenspannung bei eingefahrenem Motor zu entlasten, um die Lebensdauer des Riemens und der Lager zu verlängern. Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, dass tief im Rumpf befestigte Triebwerke schwieriger vor dem Flug und Wartung sind und hochbelastete Kraftübertragungsriemen nicht verbogen oder verdreht werden sollten.
Selbststartende Motoren sind mit einer Drossel ausgestattet, mit der die Motorleistung für den Bodenbetrieb angepasst werden kann. Selbststartende Motoren liegen typischerweise im Bereich von 50–60 PS (38–45 kW). Die höhere Motorleistung erfordert eine Flüssigkeitskühlung mit einem separaten Kühler, der am Propellermast montiert ist. Üblicherweise verwendete Motoren sind Zweitakt-Kolbenmotoren oder Wankel-Rotationsmotoren .
Andere Arten
Überkreuzung
Bei der Stemme S10 faltet sich der Propeller in den Bugkonus ein und ist über eine Antriebswelle mit dem Heckmotor verbunden. Es hat auch zwei einziehbare Haupträder, die es ermöglichen, ohne Hilfe zu rollen und mit geringem Widerstand zu schweben. Diese Eigenschaften machen es zu einem Cross-Over zwischen den Touring- und Einziehpropeller-Motorseglern. Es hat keinen Abschlepphaken, daher muss es sich selbst starten. Die S10-VT-Variante verfügt über einen zweistufigen Verstellpropeller und einen Turbolader am Triebwerk, wodurch das Flugzeug in Höhen bis zu 30.000 Fuß (9.000 m) fliegen kann.
Beim AMS Carat klappt der Propeller nach vorne und zeigt wie ein Speer geradeaus.
Elektrisch
Obwohl die meisten Motorsegler haben Benzin -fueled Verbrennungsmotoren , eine Reihe von elektrisch betriebenen Selbstwerfer wurden einschließlich der entwickelten Lange Antares 20E und 23E , Schempp-Hirth Arcus E , Schleicher AS 34Me , Pipistrel Taurus Electro G2 , Silent - 2 Targa LE (Lithium Electric) und die eng verwandten Air Energy AE1 Silent , Yuneec Apis 2 , Yuneec EViva , Alpaero Exel , Aériane Swift , Electravia und Alatus AL12 . Einige Typen verwenden einen Pylon hinter dem Cockpit, um einen Propeller zu verlängern. 11 verschiedene Typen von 7 Herstellern, wie der Alisport Silent 2, verwenden das Front Electric Sustainer (FES) System mit einem Faltpropeller in der Nase.
Vorteile von Strom gegenüber Benzin sind:
- Schnellerer und zuverlässiger Übergang vom Segelflug zum Motorflug, da Zeit und Risiko für das Starten und Aufwärmen eines Verbrennungsmotors entfallen. So wechselt die Antares 20E beispielsweise in weniger als 12 Sekunden vom Gleit- in den Motorflug. Mit einem FES-System kann die maximale Leistung in 1-2 Sekunden zur Verfügung stehen.
- Bei Typen, die einen Pylon verwenden, werden bei ausgefahrenem Pylon und nicht laufendem Motor geringere Widerstands- und Sinkraten erreicht, da kein Kühler wie für die Kühlung eines Benzinmotors erforderlich ist. Bei FES-Systemen ist der Widerstand des gefalteten Propellers in der Nase vernachlässigbar, wenn der Motor nicht startet. Für einen sicheren Betrieb wird die Leistung „Motor aus und nicht ausgeführt“ verwendet, um im Problemfall (auch bei der Elektrik) einen Neustart in der Luft zu planen. Die reduzierte Sinkrate von elektrisch betriebenen Motorseglern "Motor aus und läuft nicht" ermöglicht eine geringere Höhe für einen sicheren Neustart in der Luft.
- Bei Typen, die einen Pylon verwenden, entfallen der Riemenuntersetzungsantrieb und die damit verbundenen Zuverlässigkeitsprobleme. Da sich ein Elektromotor mit einer niedrigeren Drehzahl als typische Benzinmotoren drehen kann, kann er ohne Untersetzungssystem oben am Mast montiert werden, wodurch Probleme mit dem Riemenantrieb vermieden werden.
- Stark reduzierter Lärm, der Starts von Orten ermöglicht, an denen andere Motorflugzeuge nicht erlaubt sind.
Zu den Nachteilen aktueller elektrisch betriebener Motorsegler im Vergleich zu Benzin gehören:
- Reduzierte Reichweite oder Steighöhe, da die pro Gewichtseinheit gespeicherte Energie für verfügbare Batterien geringer ist als bei Benzin.
- Segelflugzeuge mit mastmontierten Elektromotoren sind aufgrund der Batterien etwas schwerer als solche mit Benzinmotoren. Ein FES-System wiegt etwa so viel wie ein Zweitaktmotor.
- Erhöhte Kosten. Während Elektromotoren vergleichsweise günstig sind, sind leichtgewichtige Akkus, die für Motorsegler geeignet sind, etwas teurer als Benzinmotoren.
Elektrische Sustainer-Systeme (mit Power, um den Flug aufrechtzuerhalten, aber nicht selbststarten) sind optional für Schempp-Hirth Ventus-3 , HPH Shark und ESAG LAK-17B . Diese drei verwenden alle das FES, wie es bei selbststartenden leichteren Segelflugzeugen wie dem Alisport Silent 2 verwendet wird.
Jet
Der erste serienmäßige selbststartende Motorsegler mit Strahltriebwerk war die Caproni Vizzola Calif . Das Strahltriebwerk wurde im Rumpf hinter dem Flügel montiert, mit festen Ein- und Auslasskanälen, die für den Triebwerksbetrieb an den Außenluftstrom gekoppelt waren. Für den Schempp-Hirth Ventus 2 , den Jonker JS-1 Revelation und den HpH 304 wird seither eine neue Jet- Generation angeboten , die alle mit Sustainer-Jet-Triebwerken ausgestattet sind.
Andere selbststartende Typen sind der experimentelle LET L-13TJ Blaník , eine Version des Alisport Silent Club und eine Version des TeST TST-14 Bonus .
Einsatz von Motoren in selbststartenden Segelflugzeugen
Das Starten des Motors kann nicht immer zuverlässig erfolgen, daher muss der Pilot diese Möglichkeit berücksichtigen. Die allgemein anerkannte Praxis besteht darin, sich für die Landung auf einem geeigneten Flughafen oder einem Landeplatz außerhalb des Flughafens in Position zu bringen, bevor der Propeller ausgefahren und ein Triebwerksstart versucht wird. Dies ermöglicht eine sichere Landung für den Fall, dass der Motor nicht rechtzeitig gestartet werden kann.
In steigenden Wettbewerben wird der Motor gestartet wird in der Regel die gleiche wie eine Out-Landung in einem nicht angetriebenen Segelflugzeug landet im Netz. Um die Verwendung des Motors zu erkennen, müssen GNSS-Flugschreiber, die in Motorseglern verwendet werden, über einen Geräuschsensor verfügen, der es ermöglicht, den Schallpegel zusammen mit Position und Höhe aufzuzeichnen. Bei vielen Wettbewerben verlangen die Regeln, dass der Pilot das Triebwerk zu Beginn des Fluges vor dem Start der Aufgabe startet, um sicherzustellen, dass ein Triebwerkstart später im Flug erkannt wird.
Segelflugzeuge ohne Motor sind leichter und können, da sie keinen Sicherheitsabstand für einen Motorstart benötigen, in niedrigeren Höhen bei schwächeren Bedingungen sicher Thermik fahren. Daher können Piloten in Segelflugzeugen ohne Motor Wettbewerbsflüge absolvieren, wenn einige Wettbewerber dies nicht können. Umgekehrt können Motorsegler-Piloten den Motor starten, um einen Flug zu verlängern, wenn die Bedingungen das Segelfliegen nicht mehr unterstützen, während nicht angetriebene Segelflugzeuge außerhalb des Heimatflugplatzes landen müssen und auf der Straße mit dem Anhänger des Segelflugzeugs eingeholt werden müssen.
Das Vorhandensein eines Motors kann die Sicherheit des Segelflugs erhöhen, da ein Triebwerk die Fähigkeit des Piloten erhöht, Stürme und Landungen außerhalb des Flughafens zu vermeiden. Eine gegenteilige Ansicht ist, dass Motorsegler gegen den Geist des Sports verstoßen und vor allem Piloten manchmal ein falsches Sicherheitsgefühl vermitteln.
Reisemotorsegler werden selten im Wettkampf eingesetzt, können aber im Training für Überlandflüge nützlich sein. Nach dem Start wird der Motor abgestellt und der Auszubildende fliegt das Flugzeug als Segelflugzeug. Landungen auf unbekannten Feldern können geübt werden, während der Motor im Leerlauf läuft. Wenn der Auszubildende ein ungeeignetes Feld wählt oder die Annäherung falsch einschätzt, kann der Ausbilder Kraft anwenden und sicher wegklettern.
Lizenzen oder Zertifikate
Motorsegler werden in Europa in Segelflugzeuge mit einziehbaren Propellern/Motoren, die mit einer gewöhnlichen Segelflugpilotenlizenz (GPL) geflogen werden können , und Reisemotorsegler (TMG), die eine Lizenzerweiterung zur Standard-GPL erfordern, kategorisiert . Im Vereinigten Königreich, wo das Segelfliegen von der British Gliding Association reguliert wird , müssen Piloten von selbsttragenden Segelflugzeugen wie die von reinen Segelflugzeugen nicht bei der britischen Zivilluftfahrtbehörde lizenziert werden .
In Südafrika ist Touring Motor Glider (TMG) eine unabhängige nationale Pilotenlizenzkategorie unter Recreation Aviation, Part 62, subpart 17.
In den Vereinigten Staaten erlaubt ein privater Segelflugpilotenschein dem Piloten das Fliegen von Segelflugzeugen ohne Motor, selbststartenden Motorseglern (einschließlich Reisemotorsegler und Segelflugzeuge mit einziehbaren Motoren oder Propellern) und Motorseglern mit Stützmotor. Ein Instruktor muss Anweisungen geben und das Logbuch des Piloten unterschreiben, um die Startmethode zu genehmigen, die durch Flugzeugschleppen, Bodenstart (Winden, Bungee, Autoschlepp) oder, im Falle eines geeigneten Motorseglers, durch Selbststart erfolgen kann. starten. In den USA werden Motorsegler als Segelflugzeuge klassifiziert und dürfen von einem Segelflieger ohne das für den Betrieb eines Flugzeugs erforderliche ärztliche Attest betrieben werden.
In Kanada erlaubt eine Segelflugpilotenlizenz dem Piloten das Fliegen von Segelflugzeugen ohne Motor. Für selbststartende Motorsegler (einschließlich Motorsegler und Segelflugzeuge mit einziehbaren Motoren oder Propellern) und Motorsegler mit Stützfunktion ist eine Flugzeuggenehmigung oder Lizenz erforderlich. Ein Instruktor muss Anweisungen geben und das Logbuch des Piloten unterschreiben, um den Piloten zu bevollmächtigen, Passagiere zu befördern.