Wirkungsgrad mit Telemetrie ermitteln

Guten Tag
Ich fliege mit der MPX Profi und den dazugehörigen Sensoren.
Ich wüßte gerne ob mit Mathematik(anstelle von raten und vermuten) der Wirkungsgrad des Antriebes aus folgenden Daten errechnet werden kann.Oder ob noch mehr Daten erforderlich sind.

Akku 3S ; 2 Blatt AeroNaut 10x7 ; Von Telemetrie angezeigte Werte während des Steigfluges;
1)
Stromanstieg von 2,85 A auf 18,5 A in 2,5 Sek
Steigung von 2,5m/s auf 11m/s in 7,2 Sek ;Delta 4,855m/s
Höhengewinn von 40m auf 98,26m in 12 Sek ;Delta Höhe 58,26m
Stromverbrauch während der Messphase 66mAh

2)Akku 3S ;2Blatt Aeronaut 12x6,5
Stromanstieg von 2,9A auf 26,28A in 3,5Sek
Steigung von4,1m/s auf 16,87m/s in 6 Sek;Delta 4,8m/s
Höhengewinn von 28,031m auf 105,8m in 16 Sek ;Delta 77 m
Stromverbrauch während der Messphase 40mAh

Der etwas geringere Stromverbrauch von 26mAh lässt einen geringfügig höheren Wirkungsgrad vermuten.
Dagegen steht das gleiche Delta von 4,8/s bei beiden.

Gruss Guenther

An sich mußt Du nur die Zustände vor dem Steigflug und nach dem Steigflug vergleichen. Jeweils mit Motor aus. Der Flieger hat am Start eine gewisse kinetische und eine potentielle Energie. Die kinetische Energie (die Fluggeschwindigkeit) muß man so nach Augenmaß gleich halten. Dann schaust Du wieviel Wattsekunden aus dem Akku entnommen wurden und welcher Höhengewinn dabei erzielt wurde. Dabei geht nicht nur die Effizienz des gesamten Antriebs ein, sondern auch die Effizienz der Aerodynamik.

Dein zweites Setup ist mehr als doppelt so effizient wie das Erste. Damit steigt der Flieger ein ganzes Stück höher mit deutlich weniger Energie aus dem Akku.

Gernot

Du brauchst noch die Masse vom Flieger, falls Du absolute Werte berechnen willst.
Die m/s Angaben sind Fluggeschwindigkeit? Ist die in Flugrichtung oder nur die Horizontalkomponente?

Hans

Guten Morgen
Die m/s sind die Steiggeschwindigkeit.Die eigentliche Modellgeschwindigkeit könnte ich auch noch messen.Als km/h über Grund und als km/h im Raum (3D).
Das Modellgewicht beträgt 1120 Gramm.
Danke Gernot-damit kann ich schon etwas anfangen.
Gruss Guenther

Hi Günther,

die Zunahme der potentiellen Energie Deines Fliegers errechnet sich wie folgt: Epot = m*g*h

m=1,12kg g=9,81m/sec² und die Höhendifferenz ist bei 1) 58,26m und bei 2) 77m (spätestens die 4.Dezimalstelle bei 58,26 hat aufgrund der Messgenauigkeit keine Bedeutung mehr)

Du führst Deinen Flieger also an Epot hinzu:

1) 640,5Wsec
2) 846 Wsec

Ich nehme jetzt mal als Akkuspannung 11V konstant an.

Bei 1) hast Du dem Akku 66mAh und bei 2) 40 mAh entnommen. Du musst noch mit 3600 multiplizieren damit Du auf mAsec kommst.

Du hast folgende Enegie aus dem Akku entnommen:
1) 66*11*3600Wsec = 2614Wsec
2) 1584Wsec

Jetzt mußt Du noch den Quotienten bilden und Du hast den Gesamtwirkungsgrad Deiner beiden Antriebsvarianten inkl. Regler, Prop, Motor

1) 640/2614=24,5%
2) 846/1584=53,4% (dieser Wert scheint mir aber sehr hoch zu sein)

Unklar ist natürlich, ob Aufwinde den Steigflug begünstigt oder verlangsamt haben. Das könnte man aber mit einer Wiederholung der Messung absichern.

Gernot

Gernot Nitz schrieb:

Unklar ist natürlich, ob Aufwinde den Steigflug begünstigt oder verlangsamt haben. Das könnte man aber mit einer Wiederholung der Messung absichern.

Gernot

Zum Vergrößern anklicken....

Das sollte man auf alle Fälle machen, schon alleine um Messfehler, Aufzeichnungsfehler etc. auszumerzen. Ich traue den Daten hier nicht ganz. Und vor allen Dingen benötigt man auch die Spannung. Größere Propeller bringen bekanntlich einen besseren Wirkungsgrad; aber gleich eine Verdoppelung ist eher unwahrscheinlich. Oder der Motor hat mit der kleineren Latte in einem ganz schlechten eta gewerkelt. Wichtig ist auch, dass vor dem Steigen und nach dem Steigen identische Flugzustände herrschen.

In den von mir berechneten Wirkungsgraden gehen natürlich auch die aerodynamischen Verluste des Fliegers ein.

Guten Tag
Das waren nur zwei erste Messflüge bei ziemlich widrigen Umständen.
Ich wollte nur wissen ob sich aus diesen Werten sinnvoll etwas ableiten lässt.
Offensichtlich Ja. Danke erst einmal.
Wenn das Wetter wieder besser ist werde ich nochmals starten.Dann werde ich den Flugschreiber auch im Modell plazieren.Denn da ist ist Aufzeichnungssequenz um den Faktor 10 höher als mit dem Souffleur.
Ich habe mir vor kurzem eine MAJA von Bormatec gekauft.Mit diesem Modell möchte ich mich Sensormässig so richtig austoben.
Als Antrieb ein AXI 2826 mit Ramoser Propeller scheint mir geeignet experimentell das Maximum zu erreichen.
Wohlgemerkt nur zum eigenen Spass.
Gruss Guenther

Guenther,
berichte mal! Deine Ergebnisse würden mich interessieren, zumal ich ähnliche Messflüge mache und mit diesen Problemen kämpfe.

Man sollte wohl auch versuchen, die Laufzeit der Setups gleich zu halten. Das Hochdrehen der Luftschraube benötigt nennenswert Energie, die bei aktivierter Bremse nicht zurückkommt. Möglicherweise hätte das erste Setup bei etwas längerer Laufzeit noch etwas aufgeholt.

Andererseits ist es schon ein großer Unterschied zwischen 10 und 12,5". Der Motorstrom ist ja auch gravierend anders. War das ein bekannter Motor, von dem es verläßliche Daten gibt?

Gernot

Guten Tag
Ich hatte meine Messergebnise eingegeben und dann wurde ich "rausgeworfen"
Heute hatten wir herrliches Flugwetter sodass ich einige Testflüge durchführen konnte.

Also noch ein mal:
Ich fliege mit der MPX Profi TX9.Mit der Höhenrasteransage ist es mir recht gut gelungen die Eingangs- und Ausgangsflughöhe gut einzuhalten.

Modell:MPX EasyGlider - 1150 Gramm - SW 180mmm
MotorYS - A3536/9 - 910 kv - 470W max - Ri=0,094Ohm
Propeller - AeroNaut 12x6,5 mit 40mm Aufnahme
Wetterdaten vom 24.05.2015 morgens 9 Uhr. 1012hPa ; 10° ; Höhe 56m üNN ; Wind 0,0m/s bis 0,6m/S aus West
Motoranlaufzeit 1,5 Sek.
Weil ich ständig rausgeworfen werde muss ich meinen Bericht in Raten eintippen.

1) Vario start; 18m -> 110m .......................berechnet nach Gerhards Formel
2) Verbrauch; 3797mAh -> 3718mAh..............Epot=1010,82
3) GPS Höhe; 4m -> 88m.............................Ws=3384,36
4) Akku; 12,5V -> 11,9V..............................Eta=29,86
5) Steigleistung; -1,8m/s -> 11,3m/s
6) Strom; 0,3A -> 25,6A

1) 20m -> 105m
2) 37077mA -> 3635mAh..............................Epot=933,91
3) 8m -> 88m.............................................Ws=3058,56
4) -1,21m/s - > 9,9m/s................................Eta=30,5%
5) 12,4V -> 11,82v
6) 0,3A -> 25,6A

1) 22m -> 110m
2) 3615mAh -> 3538mAh.............................Epot=966,87
3) 11m -> 97m..........................................Ws=3271,96
4) 12,3V -> 11,8V......................................Eta=29,55%
5) -2,2m/s -> 9m/s
6) 0,3A -> 25,3A

Und hier noch zwei Flüge bis 150m

1) 20m -> 153m
2) 3060mAh -> 2919mAh............................Epot=1461,29
3) 4m -> 146m.........................................Ws=5938
4) 11,9V -> 11,7V.....................................Eta= 24,6%
5) -0,4m/s -> 10,163m/s
6) 0,3A -> 24,7A

1) 27,947m -> 156m
2) 2915mAh -> 2750mAh...........................Epot=1406,94
3) 14m -> 145m.......................................Ws=5085
4) 11,9V -> 11,3V.....................................Eta=27,66%
5) -4m/s -> 9m/s
6) 0,4A -> 23,1A

Die Höhenangaben des GPS scheinen ziemlich daneben zu liegen.Das liegt wohl daran das ich als Messbasis "Horizontal" eingegeben habe.3D wäre wohl besser gewesen,probiere ich aus.

Die Messerbebnisse liegen meiner Meinung nach gut im akzeptablen Bereich.
Annahme:Regler und Motor haben je 0,8 eta,dann wären das 0,64.Um auf 0,3 zu kommen müsste der Propeller 0,5 haben.
Ist das gut? annehmbar? oder schlecht?
Gruss Guenther

Hallo Guenther,

das sind doch schon mal schöne Messergebnisse. Die Etas liegen relativ nahe beisammen, was für die Reproduzierbarkeit spricht. Ein Eta von 0,5 für den Prop halte ich für recht gut.

Motoren haben meist einen eta von 70 bis 80%, sofern sie nicht ganz stark optimiert wurden. Den Eta eine Reglers sehe ich aber bei mindestens 90%.

Deine überschlägigen Rechnungen kommen also ganz gut hin.

Hallo Jungs,

ich habe solche Messungen schon mal gemacht und in der FMT 5/97 (1997) (mit) veröffentlicht.
Wichtig ist die Abschätzung aller Messfehler und die Fehlerfortpflanzung. Bei euren geringen Steighöhen sind deren Auswirkungen zu hoch.
Ich flog mehrere Hundert Meter am Stück rauf.
Auch ein barometrischer Höhensensor ist Pflicht, nur GPS ist in der Höhe zu ungenau.
Im Allgemeinen sind Modellbau-Telemetriesensoren nicht wirklich genau, schon erkennbar an meist fehlenden Angaben zu deren Messgenauigkeiten.
Deren systematische Messfehler muss man mit Kalibierung ausschließen, wenns reicht.
Mit einer ausreichend breiten Datenbasis kann man deren zufälligen Messsteuungen gut kompensieren.

Und...Thermikfreie Flugzeiten verwenden, Start 4:30 Uhr...
Sonst ist alle Müh umsonst.

Gruß Rene'

Guten Tag
Unsere Aufstiegsgenehmigung läst maximal 150m zu.
Über die Genauigkeit/Ungenauigkeit meiner Sensoren bin ich mir im klaren.
Mit meinen Messungen will ich eigentlich nur eine Aussage BESSER oder SCHLECHTER für den jeweiligen Antrieb haben.
Eine annähernd realistische Wirkungsgradaussage ist ein angenehmer Nebeneffekt.
Gruss Guenther
Über Flugzeit ab 7:00 lasse ich mit mir reden.4:30 ist mir zu früh und zu nass.

Noch nie ein Sonnen-Aufgangsfliegen gemacht ?

Noch nie ein Sonnen-Aufgangsfliegen gemacht ?

Ist bei mir Tradition aus der manntragenden Zeit... am längsten Tag des Jahres, zum 21.6. (vielmehr am Vorabend .. wird hineingefeiert) :-)))

um dann am Morgen beim ersten Büchsenlicht mit dem Fliegen zu beginnen .. idealerweise filmt die ActionCam schon in der Luft den Sonnenaufgang ;-) .

Da hat man wirklich ruhige Luftmassen, und 15h potentiell ausfliegbare Zeit ..

Muss man sich dran gewöhnen an die Dunkelheit, aber man wird mit grandiosen Flügen belohnt !

Und ja, kalt und klamm ist´s auch manches mal.

gruss rudi

Ist zwar jetzt offtopic, aber gehört irgendwie zur Maximierung des Gesamtwirkungsgrad.

Es gibt leider kaum noch Dauerflugwettbewerbe.

Hier könnte man doch Mannschaften von 3 Fliegern bilden. Sunrise bis sunset wird geflogen. Jede Mannschaft muß immer ein Modell in der Luft haben. Sieger ist die Mannschaft mit den wenigsten Starts.

Guten Morgen
Modell CULARIS - Gewicht 1810 gr
Akku-3600mAh ; Propeller 2 x 12x6,5 ;
Motor AXI 2826/12 ; 760U/v ; eta > 78% bei 25A : Ri 62 mOhm

Steighöhe 18,274m - 101,982m = 83,708 m ..........................Epot=1486Ws
Verbrauch 2462,822mAh - 2351,891 mAh = 110,93mAh.......... 4552,57 Ws
U Akku 11,527V - 11,3V = 11,4V .......... Eta= 32%

Propeller 3Blatt 12x6,5

Steighöhe 21m - 111m = 90m ..............................................Epot= 1598,05Ws
Vebrauch 3325mAh - 3223 mAh = 102mAh ........................... 4369,68Ws
U Akku 12V - 11,8V =11,9V ............................................... Eta=36,6%

Mit der 3Blatt Latte ist der Wirkungsgrad also etwas grösser,was sich natürlich auch in der Steigleistung bemerkbar macht.

Gruss Guenther