Was bringt die größe der Luftschraube wirklich?

Moin zusammen!
Immer wieder wird hier geschrieben, dass eine große Luftschraube in der Regel vorzuziehen ist, da sie einen besseren Wirkungsgrad hat. Ich wollte das mal überprüfen und habe zwei verschiedene Antriebe im gleichen Modell getestet.
Doch wie testet man nun zwei verschiedene Antriebe gegeneinander?
Welcher ist am Ende der bessere Antrieb? Wonach geht man da?
Ich habe mir gedacht, dass zunächst die erreichbare Steigleistung eine gute Größe ist. Dazu kommt dann noch die minimal mögliche Leistung, um das Modell oben zu halten. Außerdem habe ich die maximal aufgenommene Leistung im Horizontalflug gemessen.

Hier das Ergebnis zum Diskutieren. Weitere Daten folgen dann später:



Das Modell ist ein Telemaster, der in dem Fall A flugfertig um 2200g wog und in dem anderen Fall (B) auf ca. 2400g kommt.

Welcher Antrieb ist vorzuziehen? Welcher Antrieb paßt besser zum Modell, wenn man nur diese Daten sieht?

Gruß
Heiko

Hallo Heiko,
erstmal schöne Grüsse an die Aller - habe in dieser schönen Gegend auch eine ganze zeitlang gelebt.

Zur Tabelle: Eine Angabe zu Minimal-Geschwindigkeit und welche Props verwendet wurden, wäre interessant.

Ich würde auf einen Wert normieren - das erleichtert den Vergleich. Aber auch so scheint B etwas effizenter mit der Leistung umzugehen. Den höheren Verbrauch im Horzontalflug würde ich der höheren Flächenbelastung zuschreiben. Das Teil muss bei 10% Mehrgewicht auch schneller unterwegs sein. Das kostet dann mehr als diese 10% an Leistung.

Grundsätzlich sind Flugdaten nur sehr schwierig zu interpretieren. Da spielen auch eine ganze Menge Faktoren eine Rolle, die sich nicht anmelden aber die Daten beeinflussen. Ohne Flugdaten geht es aber nach Meiner Erfahrung nicht so recht weiter.

Ganz am Anfang meiner E-Fliegerei habe ich in die Modelle dieses optische Kreiselsystem vom großen C eingebaut. Damit konnte man bei ruhiger Luft bolzengerade Steigflüge mit ermüdender Gleichmäßigkeit eintrimmen. Meine damaligen Antriebe erlaubten Steigflüge mit max. 30°. In Kombination mit den immer gleichen Akku war dann bald klar: Den Prop so groß wie möglich und so langsam wie möglich drehen lassen.
Das Problem ist mal ganz vereinfacht ausgedrückt, dass dann aber nur bei einer Flugeschwindigkeit der Antrieb effizient arbeitet. Drum herum quält er sich oder läuft leer.

In der Praxis haben sich bei mir an den Motorfliegern Props mit hoher Steigung und niederiger Drehzahl gut bewährt. Das Verhältnis Steigung : Durchmesser von 1:1 scheint viele Anforderungen optimal abzudecken.
Wenn Du bei einem erprobten Modell z.B. den Prop-Durchmesser bei behältst und die Steigung erhöhst, dafür die Drehzahl senkst, solltest Du eine bessere Effizienz erhalten. Ist bei E-Fliegen ja alles sehr einfach. ZB. bei einer 8er Steigung und 5s wird auf eine 10er Steigung und 4s umgerüstet. Wenn man die Auswahl bei den Zellen hat, sollte aber die Kapazität erhöht werden (hier von z.B. 4000mAh auf 5000mAh).

Man kann natürlich auch den Motor neu auslegen, austauschen etc. muss aber nicht gleich so gewaltig sein.

V-Props, die ihre Steigung automatisch anpassen, wären eine super Lösung.

Grüsse

Ok, dann hier mal die restlichen Daten:



Erstaunlich finde ich, dass die Antriebe gar nicht so weit auseinander liegen. Und dabei haben wir einmal 17" bei 4500rpm und einmal 12" bei 9500rpm!!!
Was ich damit sagen möchte: Man muß nicht immer den einzig wahren Motor kaufen. Wenn man ein wenig mit den Luftschrauben spielt, dann kann man auch bei vielleicht nicht so optimalen Daten gute Flugleistungen erreichen.
Übrigens habe ich subjektiv kaum einen Unterschied bemerkt.
Bei Antrieb A handelt es sich um einen 140g-leichten Außenläufer, bei Antrieb B um einen 235g-Innenläufer-Getriebeantrieb.

Gruß
Heiko

Servus,

also Antrieb B setzt mehr Leistung um, ist aber schwerer, hat bessere Flugeistungen. Vielleicht kann ein Matheexperte Rückschlüsse auf den Wirkungsgrad des Propellers ziehen, der ja beim großen Löffel besser sein müsste.

Grüße
Andi

Hallo,
interessant wäre nun noch, wenn Antrieb B mal mit einem Prop betrieben wird, der die doppelte Steigung von A hätte.

Es wird ja unter den Experten immer betont, dass der Wirkungsgrad mit der Steigung steigen soll. Optimal wäre eine ähnliche Leistung im Steigflug.

Grüsse

ich würde das von Steve mit der "Wohlfühlgeschwindigkeit" nicht ausser acht lassen..

diese "grösser ist besser" trifft dann nämlich nicht immer zu...

ich hab bei meinen "damaligen" Hotlinern die Erfahrung gemacht, dass mir teilweise kleinere Latten mehr liegen wie deutlich grössere

grosse Latte -> Modell fliegt wie Traktor, super Steigflug, fühlt sich auch effizient an

kleine Latte -> ist einfach ein fetzigeres Fliegen
ja, die F5B-Fraktion wird hier wiedersprechen, mir ists halt so mit meinen 300-400Watt/kg Hotlinern vorgekomme, so war mein empfinden

mit Luftschraubendaten kann ich nicht mehr dienen, hab aber einiges probiert
(von 9" bis 18")

steve schrieb:

Hallo,
interessant wäre nun noch, wenn Antrieb B mal mit einem Prop betrieben wird, der die doppelte Steigung von A hätte.

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Das wäre kein Problem. Die 16x10 fliege ich öfter bei Wind. Leistungsaufnahme fast identisch mit der 17x9. Steigleistung etwas geringer, könnte also ähnlich dem kleinen Antrieb sein. Wenn ich Zeit finde, will ich das gerne noch nachreichen.

Gruß
Heiko

Heiko Mannertz schrieb:

...
Erstaunlich finde ich, dass die Antriebe gar nicht so weit auseinander liegen. Und dabei haben wir einmal 17" bei 4500rpm und einmal 12" bei 9500rpm!!!
...

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Hallo Heiko,

leider sind Daten für die CC 12x5" weder auf der Aeronaut Homepage, noch bei Drivecalc zu finden.

Mit Antrieb B erzielt dein Telemaster (obwohl ca. 9% schwerer als mit Antrieb A) mit nur 5% Mehrleistung eine Erhöhung der Steigleistung von durchschnittlich 23,2%. Das ist schon beachtlich, denn ohne Berücksichtigung der Unsicherheit des Mittelstücks (42mm bzw. 55mm) hat die 17x9" bei 4574U/min eine Leistungsaufnahme von ca. 260W. Daraus ergibt sich ein Wirkungsgrad von Antrieb B von ca. 60% - das ist sicher kein Spitzenwert.
Man kann also davon ausgehen, dass Motor A eher den besseren Wirkungsgrad hat und trotzdem hat Antrieb B mit dem grossen Prop den deutlich besseren Gesamtwirkungsgrad.

Jürgen

Hi
Im allgemeinen wird ja ein Hochturiger Antrieb mit schnell !
und einer mit grosser Schraube, als langsam eingestuft . (empfunden).
Die Wirklichkeit ist, das ein grosser, mit doppelter Steigung nur die halbe Drehzahl für gleiche Geschwindigkeit "braucht", um gleich schnell zu Fliegen, und nicht so viel Schlupf hat.
Das dicke Blattproviel bei niedriger RE Zahl tut ein Übriges am schlechten Wirkungsgrad der Hochturer.
Auch PC gerechnete 15 % dicke sind immer noch 15 % dick und nicht, weil PC gerechnet schon besser !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
Das ist nur eine Milchmädchenrechnung. (Endschuldigung an die Damen).

Gruß Aloys.

Mir stellt sich immer die Frage:

Ist es sinnvoll, einem (starken Schlepper-) Antrieb eine LS mit einer größeren Steigung zu spendieren, sodass bei Vollgas am Knüppel mehr Strom anliegen würde, als gewünscht, um im Teillastbereich eine (vorallem bei nicht ausgereiztem Schlepp-Gespann oder Soloflug) höhere Geschwindigkeit zu erreichen (weil früher nötige Strahlgeschwindigkeit anliegt)?

Denn bei diesen Antrieben ist ja Schub genug da (selbst bei 1/2 bis 3/4 Gasstellung) - lediglich die Strahlgeschwindigkeit ist erst vorhanden, wenn der Motor hoch dreht. Dort hat er aber so viel Schub, den man gar nicht benötigen würde und braucht mehr Strom, als nötig.

Geringe Einbußen bei der Vollgasstellung (Vollgas = max. gewünschter Strom, der mit der LS mit größerer Steigung ja übertroffen werde würde) sind natürlich dann gegeben. Aber bei einem Schlepper, wo selten Vollgas benötigt werden würde, ja nicht weiter schlimm=!

Liege ich mit meiner Annahme richtig, dass es sinnvoll wäre, bei einem Schlepper (der auch ein wenig "Kunstflug" zuließe aber auch viel zum Soloflug genutzt würde) eine 18x10 sinnvoller wäre als eine 18x8, die bei Vollgas wirklich den optimalen/gewünschten Motorstrom herbeiführen würde?!


Würde sich der hier versuchte Test nicht besser auf dem Prüfstand "beweisen"?
Leistung errechnen, Schub messen (am Besten auch mit festgelegter Anströmung um nicht direkt den STANDschub zu messen), Drehzahl messen und alles verrechnen?

Wäre doch etwas: Das ganze mit einem weiteren Antrieb mit etwa 50-60km/h anströhmen. Natürlich schön großflächig *g*
Akademisch genau ist dies sicher nicht. Aber das wollen wir ja auch nicht.

Servus,
wenn damit sozusagen ein universeller Einsatz möglich ist, warum nicht?
Neben dem Rechnen spielen ja die individuellen Vorstellungen eine große Rolle.
Der eine will lang fliegen, der andere Power, der nächste eine hohe Steigrate oder einen leichteren Flieger. In deinem Fall sparst du dir einen Propellerwechsel wenn der Schlepper solo unterwegs ist. "Beweisen" einfach durch ausprobieren

Grüße
Andi

Jürgen Heilig schrieb:

Mit Antrieb B erzielt dein Telemaster (obwohl ca. 9% schwerer als mit Antrieb A) mit nur 5% Mehrleistung eine Erhöhung der Steigleistung von durchschnittlich 23,2%.

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Ja, da macht es der Telemaster der Luftschraube auch leicht. Denn der Steigflug geht sehr stark in Richtung "an die Latte hängen". Da gewinnt der Antrieb mit dem größeren Standschub und der besseren Anpassung an die Fluggeschwindigkeit.

Jürgen Heilig schrieb:

Das ist schon beachtlich, denn ohne Berücksichtigung der Unsicherheit des Mittelstücks (42mm bzw. 55mm) hat die 17x9" bei 4574U/min eine Leistungsaufnahme von ca. 260W. Daraus ergibt sich ein Wirkungsgrad von Antrieb B von ca. 60% - das ist sicher kein Spitzenwert.

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Nach N100-Wert ermittelt?
Da halte ich - ehrlich gesagt - nicht besonders viel von. Ich glaube, dass diese Art der eta-Ermittlung nicht besonders genau ist. Ich denke schon, dass der Antrieb einiges über 60% liegt. Das Mittelstück sollte man bei solch großen Luftschrauben nicht unterschätzen. Neben dem Durchmesser steigt auch die Steigung!

Jürgen Heilig schrieb:

Man kann also davon ausgehen, dass Motor A eher den besseren Wirkungsgrad hat und trotzdem hat Antrieb B mit dem grossen Prop den deutlich besseren Gesamtwirkungsgrad.

Jürgen

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Zustimm!
Aber dennoch: Wer hätte denn gedacht, dass es ein 140g-kleiner-hochdrehender-Außenläufer überhaupt mit Antrieb B aufnehmen kann?
Ich wollte damit eigentlich nur verdeutlichen, dass für den Piloten doch wichtig ist, was rauskommt und das ist das "effektive" Steigen und die Anpassung im Horizontalflug. Wirkungsgradberechnungen hin oder her, das Modell ist mit beiden Antrieben absolut "fliegbar".

Gruß
Heiko

Hallo!
Also meiner Erfahrung nach kann man zum PropWirkungsgrad pauschal nur sehr wenig sagen. Hier spielt vor allem der Widerstand des Modells eine große Rolle. So ist z.B. mehr Steigung nicht immer auch schneller. Mein LOXXS ging z.B. mit 10x6" schneller (und senkrechter) als mit 10x8". Wobei bei letzter der Motor auch noch überlastet wird...
Hier hilft, wenn mans genau haben will eigentlich nur rechnen lassen. Lade dir mal FLZ Vortex runter, dann modellierst du deinen Flieger darin. Mit dem Hilfprogramm EtaProp (ist integriert) kannst du dann einen Antrieb für einen bestimmten Lastfall auslegen. Aber hier gilt verschärft: Wissen ist Arbeit.

Wenn du willst kann ich dir auch mal ein Tutorial schicken, damit is es wesentlich einfacher.

MfG
Holger

Heiko Mannertz schrieb:

...
Nach N100-Wert ermittelt?
Da halte ich - ehrlich gesagt - nicht besonders viel von. Ich glaube, dass diese Art der eta-Ermittlung nicht besonders genau ist. Ich denke schon, dass der Antrieb einiges über 60% liegt. Das Mittelstück sollte man bei solch großen Luftschrauben nicht unterschätzen. Neben dem Durchmesser steigt auch die Steigung!
...

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Hallo Heiko,

ganz grob nach dem Leistungsdiagramm auf der Aeronaut Homepage ermittelt (welches natürlich auch wieder auf Messungen bzw. dem n100 Wert basiert).

Natürlich spielt das Mittelstück eine Rolle - darum habe ich es ja erwähnt - aber im Bereich 42mm bis 55mm macht es bei einer 17" Luftschraube mit 9" (23cm) Steigung nicht ganz so viel aus (Effektive Steigung bei 42mm = 23cm, bei 47mm = 22,3cm, bei 52mm = 23,5cm).

Richtig erkannt: Basierend auf der Leistung des Antriebs und dessen Drehzahl gibt es für jede Geschwindigkeit eine optimale Luftschraubengröße. Im Stand bräuchtest Du eine möglichst große Luftschraube mit geringer Steigung und mit zunehmender Geschwindigkeit wird eine höhere Steigung benötigt. Bei gegebener Motorleistung muss der Durchmesser dabei natürlich kleiner werden.

So eine "ideale Luftschraube", bei der sich Durchmesser und Steigung in Abhängigkeit von der Fluggeschwindigkeit verändern lassen gibt es leider nicht. Der Kompromiss bei unseren starren Luftschrauben besteht dahin, die Luftschraube für eine bestimmte Fluggeschwindigkeit zu optimieren.

Dabei ergeben sich für ein und denselben Antreib durchaus verschiedene Luftschrauben. Eingesetzt in einem Modell mit grossem Luftwiderstand ergibt sich eine relativ große Luftschraube mit niedriger Steigung, bei einem Modell mit niedrigem Luftwiderstand eine kleinere Luftschraube mit grössere Steigung. Hierbei sind unterschiedliche Luftschraubenblattformen und -profile noch gar nicht berücksichtigt. Auf der Suche nach dem "optimalen Kompromiss" führt oft kein Weg daran vorbei, Luftschrauben mit gleichem Durchmesser und Steigung von verschiedenen Herstellern zu testen.

Jürgen

Warum ändert sich die Steigung in Abhängigkeit vom Mittelstück?

ich dachte, eine LS ist dann "besser", je größer das Mittelstück ist, da so die Blätter die Luft nicht direkt gegen das Modell "pustet".

So würde aus einer 17" eine 18" Latte, jedoch bei 17" Blättern.

So würde aus einer 17" eine 18" Latte, jedoch bei 17" Blättern

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So kannst du das nicht sagen. Immerhin ist ja nur das LS-Blatt profiliert. Deshalb kann keine 18er draus werden, alleine schon weil der profilierte Bereich nicht wächst, sondern 'nur nach außen hin verschoben wird'

MfG
Holger

roewe schrieb:

Warum ändert sich die Steigung in Abhängigkeit vom Mittelstück?
...

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Schau Dir einfach eine Luftschraube 'mal genau an:

Da die Umfangsgeschwindigkeit mit dem Abstand zum Drehpunkt zunimmt, wird der geometrische Einstellwinkel des Blattes nach aussen immer kleiner.

Die Steigung wird in der Regel über den geometrischen Einstellwinkel bei 75% der Entfernung vom Drehpunkt bestimmt. Wird nun ein breiteres Mittelstück als normal vorgesehen verwendet, liegt bei 75% nun ein Blattsegment mit höherem Einstellwinkel - die Steigung erhöht sich.

Jürgen

holger_flieger schrieb:

So kannst du das nicht sagen. Immerhin ist ja nur das LS-Blatt profiliert. Deshalb kann keine 18er draus werden, alleine schon weil der profilierte Bereich nicht wächst, sondern 'nur nach außen hin verschoben wird'

MfG
Holger

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Hallo Holger,

das stimmt so nicht. Durch ein größeres Luftschraubenmittelstück wächst auch der Durchmesser! Das ist physikalischer Fakt.
Die physikalische Kreisfläche wächst natürlich auch.
Ein Luftschraubenblatt hat nach außen hin immer mehr Einfluß auf die Leistungsparameter als der innere Bereich - Der äußere Luftschraubenring hat mehr Kreisfläche als der Innere und geht somit mehr auf die Leistungsdaten ein.
Daher Wächst der Leistungsbedarf bei geringer Durchmesservergrößerung der Luftschraube schon deutlich erkennbar. Ein größerer Spinner hat da eher weniger Einfluß.

@Heiko

Eine Luftschraube ist immer ein Kompromiss. Wenn du mehr Speed haben möchtest führt um eine Erhöhung der Zellenzahl/der Vergrößerung der Steigung mit Erhöhung des Stroms kein Weg Vorbei.

Wird nur der Prop verkleinert um mehr Steigung bei gleicher Stromlast zu erreichen, kann der Standschub im Schleppbetrieb nur sinken.

Daher ist eine Beantwortung deiner Eingangsfrage nicht zu beantworten!
Soll heißen: Was ist das Einsatzziel des Fliegers?
Welche Fähigkeiten können vernachlässigt werden?
Eine Anpassung als Racer kann nie auch ein optimierter Schleppantrieb sein. Einige wichtige Parameter fehlen völlig, z.B. die Fluggeschwindigkeit.
Letztendlich gehen auch ganz pragmatische Bedürfnisse in so eine Überlegungen mit ein.
Soll ein Antrieb für ein anderes Modell freigestellt werden?
Eine möglichst geringe Flächenbelastung für einfache Landungen auch auf schlechten Pisten erreicht werden? Usw.

Es werden sich auch immer vergleichbare Antriebe finden lassen mit sehr unterschiedlichen Parametern. Hier z.B. die Luftschraubengröße!

Was willst du???

Grüße, Bernd

Jürgen Heilig schrieb:

Schau Dir einfach eine Luftschraube 'mal genau an:

Da die Umfangsgeschwindigkeit mit dem Abstand zum Drehpunkt zunimmt, wird der geometrische Einstellwinkel des Blattes nach aussen immer kleiner.

Die Steigung wird in der Regel über den geometrischen Einstellwinkel bei 75% der Entfernung vom Drehpunkt bestimmt. Wird nun ein breiteres Mittelstück als normal vorgesehen verwendet, liegt bei 75% nun ein Blattsegment mit höherem Einstellwinkel - die Steigung erhöht sich.

Jürgen

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Danke dir!
Ich wusste das mit den 75% nicht.
Das ist ja der eigentliche Knackpunkt und sehr logisch.
Vielen vielen Dank.

@ holger_flieger:
Der gesamtdurchmesser war gemeint.
Wenn ich eine 17" LS bei einem 42er Mittelstück habe wären die Blätter bei einem 67er Mittelstück so groß wie eine 18" Latte.
Dass natürlich die Parameter nicht die gleichen sind ist klar. :-)

Bernd E. schrieb:

Hallo Holger,

das stimmt so nicht. Durch ein größeres Luftschraubenmittelstück wächst auch der Durchmesser! Das ist physikalischer Fakt.
Die physikalische Kreisfläche wächst natürlich auch.
Ein Luftschraubenblatt hat nach außen hin immer mehr Einfluß auf die Leistungsparameter als der innere Bereich - Der äußere Luftschraubenring hat mehr Kreisfläche als der Innere und geht somit mehr auf die Leistungsdaten ein.
Daher Wächst der Leistungsbedarf bei geringer Durchmesservergrößerung der Luftschraube schon deutlich erkennbar. Ein größerer Spinner hat da eher weniger Einfluß.
...

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Hallo Bernd,

alles richtig, aber ich denke was Holger zum Ausdruck bringen wollte, war etwas anderes:

Wenn ein Antrieb mit einer 17" LS und einem 42er Mittelstück unterfordert ist, bekomme ich mit einem 67er Mittelstück zwar einen 18" Luftschraubendurchmesser, aber diese Lösung kann mit einer normalen 18" Luftschraube in der Regel nicht mithalten. Grund: Blattform und vor allem die jeweiligen Einstellwinkel passen nun nicht mehr zu den neuen Radien.

Das gleiche Problem tritt übrigens auch bei Verstellluftschrauben auf. Es wird stets das ganze Blatt verdreht. Bei einer Vergrösserung des Einstellwinkels aus der optimalen Einstellung heruas sind die Winkel aussen zu groß und innen zu klein.

Jürgen