Rotorblattauslegung via JavaProp für VSTOL

Ein nettes Hallo an alle erfahrenen Modellbauer, die sich in der Auslegung von Propellern und/oder Tragflächen auskennen.

Ich bin ein unerfahrener Anfänger in dem Bereich, der endlich einsteigen möchte. Da ich bisher nie halbe Sachen gemacht habe, hau ich deswegen gleich rein. Ich möchte ein eigenes hubschrauberähnliches Model bauen und meine ureigene Konstruktion umsetzen. Hab schon einiges im "Inventor" am Start, wird aber noch nicht publik gemacht. :D Den letzten Monat hab ich gelesen, was mein Hirn aufnimmt, um mir schnellstmöglich die nötige Theorie anzueignen. Nachdem ich tagelang keine Antwort auf zwei Fragen finde, bekomm ich sie vielleicht hier. :) Beide betreffen JavaProp. Diskutiert werden sie in zwei getrennten Threads, der Übersicht halber.
Das Programm ist soweit geläufig und mittlerweile meine ich(^^) fast alle Verwicklungen zwischen den Variablen der BlattElementTheorie begriffen zu haben.
Nur eins macht mir noch Probleme. Die Re-Zahl. Was sie beschreibt ist mir klar, ich meine jeden Link im Wiki gelesen zu haben, außerdem unzählige Dokumente im Netz, auch „Standschub.pdf“ ect. Eine Aussage ist, dass jedes Profil einen kritischen Wert hat, der nicht unterschritten werden soll. Leuchtet ein – Luft trägt ja nicht von allein. Nur wo liegt dieser Wert bei meinem Profil(?) und hab ich unter dem kritischen Wert 100%ig ein Strömungsabriss und komm nicht hoch?

JavaProp hat mir nach meinen konzeptionellen Vorgaben:
112-114-114-116_100N_Eingabe1.png

folgendes ausgespuckt:
112-114-114-116_100N_Eingabe2.png

Dazu das Blattprofil nach zwei kleinen Änderungskniffen um den abgelösten Tragflügel einzudämmen und den Wirkungsgrad beim Hovern etwas zu erhöhen:
112-114-114-116_100N_Design.png

Da mein Maschinchen ein (ich nenne es) AdaptivePitchControl (APC) bekommt (also eine elektronisch geregelte, vollautomatische Pitchsteuerung für den Rotor – hat so was schon mal jemand bei einem Modell umgesetzt?), sieht das Wirkungsgraddiagramm so aus:
112-114-114-116_100N_Wirk.png

Die Kurven sind übrigens im Abstand von 3° Blattwinkel abgetragen. Dadurch bin ich in der Lage das Modell immer im optimalsten Bereich zu fliegen.
Nur…, wenn ich mir das Diagramm der Re-Zahl über den Rotordurchmesser anschaue, kommt mir das Grübeln:
112-114-114-116_100N_MaRe.png

Abgetragen sind dort drei Betriebspunkte, die im Wirkdiagramm oben dem schwarzen Kreis der kleinsten, der größten und einer mittleren Kurve entsprechen, mit Re-Zahlwerten(v*l*70) von 30.000 bis 150.000. Als Blattprofil wählte ich aber das MH112 bis MH116. Nach Aussage von Dr. M.Herpperle wurden diese Profile auf Re=500.000 hin optimiert, können aber schon ab 300.000 eingesetzt werden. Genau dort liegt mein Knackpunkt. Auf die 500K komm ich niemals, wenn ich nicht die Sehnenlänge meines Blattprofils utopisch lang mache. – Sieht doch nicht aus! - Will doch kein Ventilator bauen!
Ich hab aber nur ca. 100.000. Komm ich mit diesen Blättern par-toute nicht hoch, obwohl mir JavaProp bei jedem Betriebspunkt einen Schub von 30N anzeigt? Hier das Schubdiagramm, analog zum Wirkdiagramm (den Designpunkt von 30N nicht immer gut getroffen):
112-114-114-116_100N_Schub.png

Es wäre doch ein leichtes für JavaProp, die Sehnenlänge nach der geforderten Re-Zahl anzupassen, bzw. diesen Algorithmus zu implementieren, wenn es so wichtig wäre. Und Dr. M.Herpperle ist ja anscheinend ein bisschen Ass in der Richtung.
Die andere Möglichkeit, die Rotationsgeschwindigkeit zu erhöhen soll nach allen Regeln der Kunst vermieden werden, weil ich möglichst leise und effizient dahinschweben möchte.

Also kleine Zusammenfassung meiner Frage(n): :rolleyes:
(1) Wie bekomm ich die kritische Re-Zahl für dieses Profil raus?
(2) Kann ich mich auf die Schubangabe, bzw. das Blattdesign ungefähr verlassen oder muss ich es händisch anpassen, bis die Re-Zahl der Profilforderung genügt?

Ich bin über lehrreiche und konstruktive Kritik immer dankbar.

PS: Den Link zur Frage im zweiten Thread poste ich hier, wenn erstellt.
 
Ohoh, niemand, der sich erbarmt, mir nen Tip zu geben...
Nagut, was die Re-Zahl angeht, ist wirklich mehr als genug im Netz zu finden.

Soviel ich bisher noch rausgefunden habe, lässt sich die kritische Re-Zahl nur empierisch im praktischen Versuch ermitteln? Jedenfalls hab ich keinen Lösungsansatz für eine rechnerische Ermittlung gefunden.
Zudem variieren die Aussagen, ergeben im Mittel aber einen Grenzwert von 100000 für die kritische Re-Zahl.

Natürlich kann ich also auch mit dem MH112 - MH116 fliegen, die für eine Re-Zahl von 500000+ angepasst sind, daraus ergeben sich kleinere Nachteile bezgl. eines schlechteren C_d zu C_a Verhältnissses, da für den gleichen Auftrieb größere Anstellwinkel geflogen werden müssen, die wiederum füher zum Umschlagen in eine turbulente Strömung führen und weitergehend auch früher zum Abreissen der Strömung von Flügel.

Kann mir das bitte noch mal jemand bestätigen, falls richtig.
Oder korrigieren, falls falsch.


Mein anderer Thread ist übrigens hier zu finden:
http://www.rc-network.de/forum/showthread.php?t=202553
 

haschenk

User †
Hallo Taroo_san,

bei allen Fluggeräten muss man (wie auch sonst oft in der Technik..) erst mal einen Vorentwurf machen, wobei dann schon vorhandene Erfahrung hilfreich ist. Dann sind in 0-ter Näherung schon mal wesentliche Daten festgelegt. Damit rechnet man dann und ändert gfls. den Entwurf.

In deinem Fall wäre dann z.B. die Re-Zahl schon mal in etwa bekannt. Und dann suchst du dir ein Blattprofil, daß hierzu (und zu den übigen Daten) "passt". Windkanal-Messungen (die theoretischen Daten vorzuziehen sind), gibt´s z.B. in den Messergebnissen von D. Althaus (Neckar-Verlag) oder den Messungen von M. Selig et al.

In meinem Prog "PropCalc" (ist nur für Propeller gedacht und geeignet) sind diverse Polarenscharen von Profilen hinterlegt, die für Props und Rotoren geeignet sind. Wenn du dich da ein wenig einarbeitest, hast du auf diese Polaren leicht Zugriff.


Gruß,
Helmut
 

FamZim

User
Hallo Taroo_san

Ich habe etwas was in Deine Richtung arbeitet!
Ein 4 Blatt-Prop mit Blattaufnahme für Heliblätter.
Er dreht ~1800 U/min hat 73 cm Durchmesser und bring bei einer Steigung von ~50 cm 5,5 kg Schub.
Auf mindestens doppeltes Fluggewicht sollte auch dein Schub gerechnet werden.
Sonst ist das Modell nicht wirklich Steuerbar!!!!!
Hier mal ein Bild mit der Propverwindung für etwa 25 m/sek Fluggeschwindigkeit:

P61-Motorhaube-01..jpg

Ich sehe ein bischen mitgenommen aus :D
Wenn grade Heliblätter genommen werden sollen sind die Anstellwinkel Aussen eher noch grösser.
3,3 kg bei 75 cm D und 1800 U/min sind schon heftig denke ich.
Die Blätter sind ~6 cm tief mit grader Unterseite und ~ 10 % Dicke.

Gruß Aloys.
 

FamZim

User
Hallo Taroo_san

Noch ein wenig input zu Verstellprops!
http://www.rc-network.de/forum/showthread.php?t=13540
Oder direkt hier:
http://www.rc-network.de/forum/showthread.php?t=13540&highlight=Verstellpropeller&page=2
Da ist auch der Pitch Controll erwähnt den ich zum Motorschutz eingebaut habe.
Ja sowas gibt es.
Meine Props brauchen allerdings nur Kolektief Pitch, durch die Hohlwelle !!

Für Deinen 6 Blattprop hab ich mit 3 cm breiten Blättern eine min Drehzahl von 1470 U/min heraus bekommen.
Damit ist man direkt am Strömungsabriß und kann nicht Steuern !
Da emfehle ich min 2000 U/min zu nehmen.
Sehe mal bei Experimentalmodellbau rein, da sind noch andere damit beschäftigt.

Gruß Aloys.
 
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