Strömungsabriss an der Luftschraube...

...hallo,
hat mit Elektroflug und mit Verbrennern zu tun, deshalb poste ich hier. Mein Thema: Wie muss ich mir das Stallen an einer Luftschraube vorstellen?

• Was passiert bei einem Stall am Prop eigentlich?
• Wann fängt sich der Prop wieder?
• Warum tritt das Phänomen nicht immer auf, bzw. lässt sich sehr schlecht reproduzieren?
• Welche Props sind von ihrer Auslegung her typischerweise für niedrige Drehzahlen ausgelegt?
• Welche umgekehrt für höhere Drehzahlen?
  Gibt es so eine Art High-Speed-Stall auch bei Props?
• Welche Erfahrungen gibt es mit welchen Propeller-Typen?
• Gibt es Tricks, um den Props auch bei kritischeren Betriebsbedingungen mehr "Griff" zu geben? (Verschleifen, Verrunden, Endleiste scharf oder eher dick, eckig oder rund, usw...
• In welchem Verhältnis steht das Thema zu bestimmten Flugmanövern bzw. Flugzuständen?
• Kann man Rückschlüsse auf ein empfehlenswertes Verhältnis Durchmesser/Steigung ziehen?

(Grund für das Ganze: Ich bemerke, dass beim Torquen meines FunFlyers gelegentlich der Antrieb (Lehner 1930/10 an Reisenauer 1:6 mit 14 Zellen und aeronaut CAM Prop 17*9 Klapplatte) hochtourt und ich kann mir das nur durch einen kurzzeitigen Abriss der Luftströmung erklären. Leider habe ich darüber noch sehr wenig gelesen)

[ 31. August 2002, 23:28: Beitrag editiert von: Schultze-Melling ]

Hallo Jan,
die Vielzahl deiner Fragen läßt sich nicht im Rahmen eines Forumsbeitrags beantworten. Wenn du das wirklich alles wissen willst, findest du es in den entsprechenden Kapiteln von Fachbüchern, oder auch im Rahmen einer Internetrecherche (Fundgrube z.B. die NASA-Server).

Konkret zu deinem Problem:
Ob im Stand die Strömung am Prop abreißen kann, hängt in allererster Linie vom Steigungs-/Durchmesser-Verhältnis ("H/D") des Props ab. Bei deinem Prop beträgt dieses 9/17 = 0,53. Bei einem solchen Prop reißt die Strömung im Stand nicht ab. Erst wenn du mit dem H/D in die Nähe von 1,0 kommst, wäre mit dieser Möglichkeit zu rechnen. Und auch dann würde sich das anders äußern als von dir beschrieben.

Deshalb würde ich -allgemein gesagt- auf einen mechanischen oder elektrischen Fehler im Antriebsstrang tippen. "Mechanisch" würde bedeuten, daß z.B. irgendwo etwas ständig "durchrutscht" und nur zeitweise "greift". Ist wohl nicht sehr wahrscheinlich, das solltest du bei einer Kontrolle auch leicht finden können.

Bleiben elektrische Fehler, z.B. im Steller oder im Rest der RC-Anlage. Hier würde ich an deiner Stelle zuerst mit der Fehlersuche ansetzen. Es ist durchaus vorstellbar, daß irgendwie kurzzeitig dein Motor "Vollstrom" erhält. Du musst die Fehlersuche ja nicht im Flug machen, bei festgehaltenem Modell geht es genausogut.

Grüße,
Helmut

Einen Strömungsbariß an am Prop habe ich bisher nur bei F5B Modellen erlebt. Beim Start bzw. wenn im Langsamflug der Motor wieder auf Vollgas geschaltet wird.

Bemerkbar macht sich das a) durch ein recht "kerniges" Geräusch und b) dadurch daß nicht gleich der volle Vortrieb anliegt. Erst wenn das Modell eine bestimmte Grundgeschwindigkeit hat liegt die Strömung wieder an und die Post geht ab.

Ich kann mir allerdings kaum vorstellen, daß du mit deinem Antrieb in den Leistungsbereich eines 27-Zellers vorstößt und würde die Ursache auch eher an anderer Stelle suchen.

Mit der Möglichkeit eines mechanischen Fehlers bzw. rutschenden Ritzels habe ich bisher noch gar nicht gerechnet. Muss mein Getriebe ohnehin mal wieder fetten. Werde nachschauen. Das wäre ja eine einfach Lösung. Ich berichte mal bei Gelegenheit. Danke erst mal.

Hi Jan,
jetzt bin ich ja hier angemeldet, deshalb kann ich Dir auch hier antworten.
Durch drehen wirst Du kaum feststellen ob das Ritzel nicht fest(genug)ist, am besten abnehmen(Ritzel mit Feuerzeug erhitzen, bis es abgeht, gleichzeitig mit einer Zange o.ä. zw. Ritzel und Motor an der Welle die Wärme ableiten,wegen dem Lager). Dann wie beschrieben neu aufkleben. Das Ritzel auch in der Bohrung sorgfältig reinigen!

Grüße, Gerhard.

...ich habe noch mal nachgedacht: Den Fehler habe ich vor allem bei der 18*8 aeronaut carbon Klapp-Prop gehabt. Bei der 17*9 aeronaut CAM carbon hatte ich den Effekt viel geringer. Außerdem hatte ich den Effekt immer bei typischen Hover- oder Torquemanövern, wenn die Flächenbelastung am Prop besonders hoch ist, oft gerade beim Gasgeben, wenn der Flieger droht, rückwärts zu rutschen...

Ein looses Ritzel ist wohl nicht die Ursache. Wurde von Reisnauer selbst verklebt... (Aber gut, nobody ist perfect)

Mich wundert auch etwas, dass die Prop-Probleme so unwahrscheinlich sein sollen. Es gibt so große Unterschiede bei ähnlich aussehenden Props. Beispiel: Der 18,5 * 12 aeronaut CAM carbon ist (laut Gerhard Hanssmanns Erfahrungen) nicht zu empfehlen (schlechter Wirkungsgrad, geringer Standschub), die 17*9 super. Diese Unterschiede müssen eine aerodynamische Ursache haben.

Außerdem kenne ich es von manchem Pylon Modell, dass es erst richtig schnell wird, wenn der Prop. nach einigen Metern "greift". Das Modell macht dann noch mal einen richtigen Ruck und legt zu.

Von den F5B Modellen habe ich das - was oben schon erwähnt wurde - auch schon gehört. Kein Wunder, ca. 2,5 Kilowatt am Prop, Motorlaufzeit immer nur so ein bis drei Sekunden (Steiggeschwindigkeit ca. 60 m/s).

[ 05. September 2002, 09:37: Beitrag editiert von: Schultze-Melling ]

Hallo Jan,

ich bin mir nicht sicher, ob ich evtl. mißverstanden worden bin:
So wie du den Fehler beschreibst, müsste ja das Ritzel (oder irgendeine andere Passung) "normal" durchrutschen, und nur kurzzeitig greifen. Das halte auch ich für unwahrscheinlich, aber ich will es nicht von vorneherein ausschließen.

Daher gilt mein Verdacht eher der Elektronik. Gibt es da evtl. eine Unstetigkeitsstelle in der Kennlinie von Sender oder Steller ?

Eines ist sicher: Bei einem nach den Regeln der Kunst gemachten Prop mit H/D = 0,5 bis 0,6 reißt im Stand die Strömung nicht ab. Ich kenne deinen Prop nicht und weiß deshalb auch nicht, ob er nach den "Regeln der Kunst" entworfen und gefertigt ist.....

Wenn ich dein Problem hätte, würde ich den Prop mal an einem anderen Motor (möglich nicht BL)an einem Netzgerät auf dem Prüfstand betreiben. Spannung/Strom/Drehzahl hoch- und runterfahren. Wenn die Strömung am Prop abreißt, hört man das dann sofort. Das Rauschen der Strömung wird lauter und "ruppiger" (schwer zu beschreiben).

Noch was:
Mit Aussagen wie "Prop X ist besser als Prop Y" muß man sehr vorsichtig sein. Wenn man nicht den Prop ALLEIN (z.B. mit Hilfe eines kalibrierten Meßmotors) untersucht hat, gilt eine solche Aussage immer nur für die gesamte Motor/Getriebe/Prop-Kombination.
Es ist durch geänderte Anpassung ohne weiteres möglich, daß ein mit Motor/Getriebe A "schlechter" Prop an Motor/Getriebe B (oder auch nur durch Änderung der Untersetzung) plötzlich "gut" wird.
Wenn man als Maß für einen guten "Hover-Antrieb" den spezifischen Schub (Newton/Watt) nimmt, dann ist dann eben auch immer der Wirkungsgrad des Motors in dessen Betriebspunkt mit im Spiel.

Man muß also -wenn man es sicher wissen will- schon ziemlich ins Detail gehen. Ich weiß, daß das Arbeit macht, und das macht auch nicht jeder gern, die meisten gehen lieber fliegen. Letztlich muß jeder für sich entscheiden, was ihm "Erkenntnisse" an Aufwand wert sind.

Grüße,
Helmut

[ 04. September 2002, 19:08: Beitrag editiert von: haschenk ]

Hallo Helmut und Jan
das mit dem durchrutschen und wieder greifen hab ich schon gehabt, wollte es erst auch nicht glauben.
Zu den Propellern: Ich flog (im E- Segler) 10 Zellen mit 17/9 AE und jetzt 9 Zellen mit 18/11 AE und die gemessene Gesamthöhe ist ca 4-5% kleiner als vorher, d.h. zumindest in meinem Fall ist die 18/11 nicht so schlecht!

Hallo Föhnsturm

Aeronaut 18,5 x 12, 18 x 11, 17 x 11, 17 x 9
Hier einige Daten:

10 Sanyo 2400 gerechnet mit 11 V

18,5 x 12, 68 mm MS, 54 A 3950 /min ;20 N, 0,034 N/W; 29,4 W/N also 29,4 Watt für einen Newton

17x9 , 48 mm MS, 33 A, 4880/min, 19 N; 0,052 N/W; 19,1 W/N

Die 18 x 11 entspricht ungefähr der 17 x 11. Die 18 x 11 ist gegenüber der 17 x 11 sehr schlank !

Hi all,
ich kenne diesen Strömungsabriss an der Luftschraube auch beim Verbrenner-Funflyer.
Latte APC 14x4W

Kann also mit Regler/Steller IMHO nix zu tun haben.

Und zwar 2 Arten.

Den Ersten würde ich "Schlupf" nennen.
So reproduzierbar:
Hovern und mit Gas nach oben steigen.
Gas weg, bis Flieger nach unten Sackt.
Immernoch Nase oben!
Jetzt Vollgas und eine Art "Zierpen" würde ich es nennen, stellt sich kurzfristig ein (bis 1sec).
Dann greift die Latte wieder.

Die zweite Art passiert mir immer dann, wenn ich mit etwas Gas absichtlich überziehe und der Flieger waagerecht nach unten durchsackt.
Die Latte schlägt, ohne richtig Vortrieb zu machen zu können, seitlich in die Luft.
Klingt ähnlich wie Rotorblattschlagen.

Gruss
Mike

Hi..

Also meiner Erfahrung nach kann insbesondere bei diesen Low- oder negativ-Speed Figuren der Prop in Schwierigkeiten kommen. Speziell beim Torquen, wenn's etwas rueckwaerts geht, kann der Prop ins Wirbelringstadium kommen. Das tritt dann ggf. auch bei Props mit recht geringer Steigung und grossem Durchmesser auf, da deren Abwindgeschwindigkeit recht klein sein kann. Wenn der Prop dann so richtig "im eigenen Mief" ruehrt, kann die Stroemung an Teilen des Props abreissen. In einigen Spezialfaellen kann es auch zu dem beschriebenen hochtouren kommen.

Bei den teilweise stark verwundenen Props tritt das Problem dann fortschreitend von innen nach aussen auf.

mfg
FF

@FF
...woran erkennt man Props, die hier weniger empfindlich sind? Wie gesagt: Die 18*8 aeronaut ist im Vergleich zu der 17*9 aeronaut CAM carbon nach meiner Erfahrung in dem FunFlyer sehr ungeeignet.

Hallo zusammen,

ich denke, daß die vom FF genannte Erklärung (Prop im Wirbelringstadium beim Rückwärtsrutschen) sehr plausibel ist. Daran hatte ich bislang noch nicht gedacht.

Jan,
du müsstest das leicht überprüfen können, indem du den Flieger bewußt in diesen Zustand bringst. Also etwas durchfallen lassen und dann wieder Vollgas geben. Wenn es dann reproduzierbar passiert, haben wir die Ursache.

Abhilfe wäre m.E. nur experimentell zu finden, indem du verschiedene Props ausprobierst. Wenn du dann parallel dazu die tatsächliche Steigung bzw. Steigungsverteilung der Props ausmisst (kleine Vorrichtung machen, Winkelmesser anlegen), dann lernst du bestimmt eine Menge dazu. In den Props ist nicht immer das an Steigung drin, was draufsteht.

Grüße,
Helmut

Hi..

Ich koennt mir vorstellen (und das ist, wie die gesammte Wirbelringgeschichte, nur ne Vermutung), dass ein hoeher belasteter Prop (weniger Durchmesser, mehr Steigung) erst bei groesserer Rueckwaertsgeschwindigkeit in den Wirbelringzustand kommt, weil er die gleicher Leistung die groessere induzierte Geschwindigkeit hat. (ich schreib' das in Hubschrauber-Terminologie, weil das Problem da ja "herkommt")
ggf. halt auch den geringeren Standschub, was beim Torquen natuerlich nervt.
Das wuerde sich mit deiner Beobachtung (18x8 uebler als 17x9) decken. VRS (Vortex ring state=Wirbelringstadium, um mal wieder so ne tolle dreibuchstaben-Abkuerzung einzufuehren) sollte bei schlanken oder auch bei stark verwundenen Props frueher auftreten. Bei den verwundenen Props ist das Auftreten eher allmaehlich als bei "geraden".
Ein recht moderner Prop, der fuer hohe Wirkungsgrade im Vorwaertsflug gedacht ist, wird Rueckanstroemung ueberhaupt nicht moegen...

Was mich nur etwas wundert... es tritt wohl schon bei sehr kleinen Rueckwaertsgeschwindigkeiten auf, und das sollte bei der "Strahlgeschwindigkeit" eigentlich noch nicht sein.

Ich denke, da wird man an ein paar praktischen Versuchen nicht vorbeikommen.

mfg
FF

@alle
...ich behalte das Thema im Auge, würde auch gerne wieder praktische Versuche unternehmen, habe nur leider meinen SD in der Luft zerbrochen... Dabei zur Klarstellung: Der Stall-Effekt (wie ich das jetzt mal nenne) hatte daran keinen Anteil. Eher meine Dusseligkeit. Habe ohne die Holme gegeneinander zu verkasten und ohne anderen Vorkehrungen zu treiben eine durch eine harte Landung bedingte Delle im Hauptholm meines FunFlyers mit Sek-Kleber repariert. Direkt daneben ist es am übernächsten Flugtag bei der ersten Belastung gebrochen. Vielleicht hätte ich doch die Holme austauschen sollen.