FES MinimaleLeistung und Schub für Bodenstart

[simon_123]

Hallo zusammen,

Die konkrete Frage
Was sind eure schwächsten FES Antriebe die noch vernünftig bodenstartfähig sind (<100m Startstrecke auf Gras)? Mich würde vorallem das Leistungs-Gewichts und Schub-Gewichtsverhältnis interessieren.

LG

Simon

[
Hintergrund:
ich bin auf der Suche nach Erfahrungsberichten, da ich derzeit für einen Scalesegler mit 5,3m und 12kg eine Eigenbau FES option suche. Derzeit liebäugle ich mit 6s und 80A mit 3 Blatt Prop was sehr günstig zu realisieren wäre und bei +-5kg Standschub raus käme.
Zur Verfügung stehen 160m sehr gute Graspiste. Fahrwerk und Bodenfreiheit sowie Komponentenauswahl lasst mal meine Sorge sein
]

 

[Stratos-Killer]

Servus Simon,

allgemein nimmt man als Grundsatz der Segler-Motorisierung das Verhältnis Schub/ Gewicht mit 1:2,5 bis höchstens 1:2,8, damit das Modell noch vernünftig steigt. Da wärst also mit 1:2,4 noch drin.
Wie gut er damit von Gras wegkommt, hängt natürlich auch vom Widerstand des Fahrwerks im Gras (großes/ kleines Rad etc.) und vom Tragflächenprofil ab.
Warte mal ab, was die Profis dazu sagen.

Gruß,
Robby

 

[simon_123]

Danke für die Einschätzung. Ich denke zwar, dass die Standschub-Gewichts Abschätzung eher Sinn macht um Startstrecke zu bewerten und weniger die Steigleistung, oder? Ist für Steigleistung nicht das allgemeinere W/kg interessanter? (Außerdem ist "vernünftiges Steigen" doch sehr subjektiv, ich kenne Leute die sagen "heutzutage ist alles unter senkrecht kein vernünftiges Steigen" xD mir würde eine Steigleistung von 2m/s bei 80-100m Startstrecke schon fast reichen)
Aber die Faustregel mit 2,5-2,8:1 ist schonmal sehr hilfreich. Danke

 

[lastdownxxl]

Hallo Simon,

etwas zur Antriebsauslegung, Berechnung der Steiggeschwindigkeit etc. im Anhang. Beim Starten in der Wiese kommt es sehr auf den Rollwiderstand vom Rad an. Man findet Werte für den Reibungskoeffizient Cr von 0.1 - 0.3 für einen Autoreifen im Acker, mal als Anhaltswert. Der Rollwiderstand ist Cr mal der Normalkraft Fn, 12 kg in deinem Fall. Das kleine Rad an einem Scale Segler liegt geschätzt im Bereich von Cr = 0.2. Da bleibt nicht mehr so viel übrig bei einem Standschub von ca. 5 kg. Um die Höhe zu halten, benötigt man übrigens einen Schub von Abfluggewicht / Gleitzahl.

Gruss
Micha

 

[simon_123]

Super, wenn die informationen so kondensiert sind lese ich mich da sehr gern ein
Naja, also Acker ist ja fast frech Nein, wir haben wirklich eine sehr gute Bahnqualität.
Das lässt sich aber recht einfach beurteilen: Segler an eine Zugwaage hängen und dann messen.
Das werde ich wenns wärmer wird auf jeden Fall machen, danke für die Idee.

EDIT: habs mal durchgearbeitet, ist aber fürchte ich nicht allzu aussagekräftig für mich. Mit angepeilten 2-3m/s steigen komm ich da auf 700W Leisung inkl. verluste. Kommt mir ehrlich gesagt zu wenig vor...

 

[lastdownxxl]

EDIT: habs mal durchgearbeitet, ist aber fürchte ich nicht allzu aussagekräftig für mich. Mit angepeilten 2-3m/s steigen komm ich da auf 700W Leisung inkl. verluste. Kommt mir ehrlich gesagt zu wenig vor...

Hallo Simon,

da hast Du was falsch gerechnet. Bei deinem 12 kg Segler und 5.3 m Spannweite hast Du eine ordentliche Flächenbelastung. Da kannst Du im Steigflug schon mal gut mit Vsink = 2.5 m/s für den Luftwiderstand rechnen.

Vortriebsleistung Pv = (3+2.5) m/s * 12 kg * 9.81 m/s²
Pv = 648 Watt die der Propeller an Vortriebsleistung bringen muss.

Wirkungsgrad Motor = 0.8 (preiswerter Aussenläufer)
3-Blatt Prop Wirkungsgrad = 0.6, hohe Eingangsleistung bei kleinem Durchmesser( P/D²) gibt schlechten Wirkungsgrad

Pel. = 648/0.8/0.6, macht 1350 Watt
Bei 6S mit 3.5 V/Zelle im Lastfall sind das dann ca. 64 A im Flug. Standstrom ist ca. 10 -15 % größer.
Also um die 80A sollte der Motor dann schon gut können.

Gruss
Micha

 

[simon_123]

das verstehe ich nicht wirklich. 2.5m/s eigensinken hat der Flieger wirklich nicht...
Was soll ich denn dann unter Vsink verstehen?

 

[JML]

Hallo Simon,
der Einfachheit halber mal mein Antrieb in meiner 1:3 ASG 29 mit 6m und gut 12kg Gewicht:
6s, 410kV Helimotor als Direktantrieb mit niederohmiger Dickdrahtwicklung, ca. 75A bei vollem Akku, Prop 17x10 Zweiblatt ~8800rpm
Schub messe ich keinen - so sieht jedenfalls ein Start damit aus:

https://www.youtube.com/embed/O0NeyL8ra_A?wmode=opaque&start=0

Vielleicht hilft dir das ja weiter.
vg
Jens

 

[lastdownxxl]

das verstehe ich nicht wirklich. 2.5m/s eigensinken hat der Flieger wirklich nicht...
Was soll ich denn dann unter Vsink verstehen?

Hallo Simon,

dein Scalesegler hat einen Luftwiderstand der mit dem Quadrat der Fluggeschwindigkeit steigt. Das geringste Sinken eines Segelflugzeuges ist die Fluggeschwindigkeit bei dem die Sinkgeschwindigkeit sein Minimum erreicht. Dies ist bei eher langsamen Fluggeschwindigkeiten. Im Steigflug fliegt man deutlich schneller, die Sinkgeschwindigkeit nimmt deutlich zu. Diese Sinkgeschwindigkeit must Du schon mal mit deinem Antrieb kompensieren, dann hältst Du aber nur die Höhe. Als Beispiel die Gleitflugpolare einer mantragenden KA 6 CR.

Quelle: https://www.alexander-schleicher.de/flugzeuge/ka-6-cr/

Ein Ka 6 CR als Model hat je nach Maßstab deutlich schlechtere Flugleistungen. Wie hoch die Sinkgeschwindigkeit von deinem Scalesegler ist
kann ich nicht sagen. Meine Annahme von -2.5 m/s beruht auf einer hohen Flächenbelastung und einer eher bescheidenen Gleitzahl.

Die Sinkgeschwindigkeit berechnet sich aus der Fluggeschwindigkeit / Gleitzahl, die Gleitzahl sinkt mit zunehmender Fluggeschwindigkeit.

Cw/Ca ist der Kehrwert der Gleitzahl E.


PS: Ohne Kenntnisse von deinem Scalesegler und dem möglichen Propellerdurchmesser gehe ich mit konservativen Annahmen vor.
Der Propellerdurchmesser hat z. B. einen entscheidenden Einfluss auf den Schub und den Propellerwirkungsgrad.

Gruss
Micha

 

[simon_123]

Hi Jens, Super! Danke! Nach genau so einem Bericht/Video hab ich gesucht!

Hi Micha,
Soweit ist mir das schon klar, aber -2,5m/s Eigensinken bei 19m/s Fluggeschwindigkeit im Steigflug klingt für mich dennoch unpassend. Da habe ich meine Variowerte und Geleitzahl im flotteren Flugstil anders in Erinnerung (va sind 19m/s nicht wirklich besonders schnell)

Abgesehen davon gebe ich dir weiter oben durchaus Recht: 1,3kW klingen sehr realistisch. Von daher gebe ich dir Recht: das Ergebnis der Rechnung macht Sinn, auch wenn ich die Ausgangswerte nicht ganz nachvollziehen kann

 

[lastdownxxl]

auch wenn ich die Ausgangswerte nicht ganz nachvollziehen kann

Hallo Simon,

ja was soll ich den als Scale Segler annehmen? Ein Photo wäre schon mal nicht schlecht? Ich kann ja nun mal nicht mehr als die Vorgehensweise der Berechnung darstellen. Wenn Du das Eigensinken dank Vario kennst, dann ist das ja super.

Bei FES Antrieben mit sehr kleinem Propdurchmesser muss die Leistung über eine hohe Vpitch herausgeholt werden. D.h. flacher Steigwinkel und hohe Vflug. Die Sinkrate ist hoch, der Propellerwirkungsgrad aufgrund P/D² ist minim.

Siehe zu P/D² beim Dr. Martin Hepperle unter How a Propeller Works. Die dargestellten Wirkungsgrade sind theoretisch ereichbare Werte, je nach Propeller (Aeronaut, GM, RFM...) müssen ca. 10 % -15 % abgezogen werden.

Quelle: https://www.mh-aerotools.de/airfoils/

Gruss
Micha

 

[simon_123]

aso, ja also: EMS Duodiscus mit 5.33m, 1.152m^2, 12kg ohne FES (Ich tippe mal auf 12,5kg dann ohne Blei mit FES)
V"langsam" bei etwa 14m/s (Abrissgeschwindigkeit weiß ich leider grad nimmer...), Eigensinken dabei etwa 1m/s. Dass bei einer Vpitch das ganze problematischer wird, ist mir klar, bis jetzt bin ich da aber von 75-80km/h ausgegangen. Ob ich einen entsprechend großen Prop nutzen kann, muss ich natürlich erst testen. Danke trotzdem für den Hinweis. Dass ein kleinerer Prop mit entsprechender Drehzahl bei den niedrigen Geschwindigkeiten dann dermaßen an Wirkungsgrad verliert war mir nicht klar.

 

[lastdownxxl]

aso, ja also: EMS Duodiscus mit 5.33m, 1.152m^2, 12kg ohne FES (Ich tippe mal auf 12,5kg dann ohne Blei mit FES)

Hallo Simon,

na bei so einer Superorchidee ist die Gleitzahl respektive das Eigensinken natürlich deutlich besser als die 2.5 m/s. Da ist das Eigensinken natürlich dann eher im Bereich von 1.5 m/s bei der entsprechenden Geschwindigkeit. Der Standschub vom Propeller wird durch einen großen Rumpfquerschnitt bei kleinem Propellerdurchmesser natürlich auch noch reduziert. Ein weiterer Grund für ein möglichst großen Propellerdurchmesser.

Mit einer Koffer- oder Zugwage kannst Du ja auch den Standschub neben dem Rollwiderstand bei der sehr guten Bahnqualität messen. Hab ich mal mit einem Kollegen bei einer PC-21 mit 10S Antrieb gemacht. War auch ein Mehrblatt Propeller, der Standschub war deutlich kleiner als gerechnet.

Gruss
Micha

 

[AldoRebsamen]

Hallo Simon,

Ich verwende für Bodenstart aus Gründen von Lärmemissionen (Klangbild) und der Bodenfreiheit (min. 7cm) 4-Blatt Propeller. Meine Segler mit ca.110 gr/dm^2 brauchen für einen Start auf Rasen, ähnlich dem von Jens in seinem Video gezeigten, einen Standschub von ca. 0,85 x Gewicht bei vpitch von ca. 120km/h. Die Eingangsleistung liegt bei ca. 230 Watt/kg. Vpitch ist so gewählt, dass eine Fluggeschwindigkeit von ca. 80-90 km/h im Steigflug anliegt. Das Steigen habe ich noch nicht ermittelt, ist aber genügend um auch in üblichen Abwindfeldern gut steigen zu können.

Der von Jens verwendete 17x10 2-Blattpropeller bringt ca. 8kg Standschub bei seiner Startleistung von 1800Watt. Somit genügt bei einem 2-Blattpropeller mit vpitch ca. 110 km/h ein Leistungsverhältnis von 0,63. Oder anders gesagt: ca. 150 Watt/kg Eingangsleistung.

Deine Angabe von 5kg Schub wären nur ein Leistungsverhältnis von 0,41. Damit wird sich kaum ein Start auf Rasen ausgehen. Die Leistung durch Steigung (vpitch) zu erhöhen bringt es auch nicht, da dann der Abriss kommt und eine hohe Fluggeschwindigkeit von >80-90km/h wenig Steigen bringt, dafür aber mehr Lärm.

Kann der Durchmesser des Propellers nicht erhöht werden, muss die Drehzahl erhöht werden und die Steigung für vpitch 100-120km/h zurückgenommen werden.

Ich gehe mal davon aus, dass 13-Zoll Durchmesser möglich sind. Bei Verwendung eines 4-Blatt Propellers müsste aus meiner Erfahrung eine Eingangsleistung von 200x12 Watt für einen zügigen Start anliegen (ca.2400Watt). Bei vpitch von 120km/h ergibt das einen ca. 13x8x4-Blatt Propeller an ca.10500 rpm. Der Standschub liegt dann bei ca. 7,5kg, der niedere Standschub ist dem kleinen Propeller mit hoher Drehzahl geschuldet. Sollte aber beim resultierenden Leistungsverhältnis von ca. 0,62 für einen vernünftigen Start genügen.

Bei 6S wäre das dann ein Motor von ca. 610kv und ein Strom von 110Ampere. Einen solchen Aussenläufer mit ca. 610kv und für 110A zu finden dürfte nicht einfach sein.

Kleine Propeller an hohen Dehzahlen haben eben wirklich einen schlechten Wirkungsgrad. Besser wäre mehr Durchmesser am Propeller um somit den Schub bei weniger Drehzahl erreichen zu können.

Grüsse Aldo

 

[fliegerassel]

Hallo Simon,
Schau mal in meinen Magazinbeitrag von der 1:3 ASW15, da hatte ich bestimmt was zum Antrieb geschrieben. Die startet bei 11 Kg mit einem 6s Antrieb. Nicht super kraftvoll aber ausreichend. Könnte für dich auch so passen.

Gruß Mirko

 

[simon_123]

Die Eingangsleistung liegt bei ca. 230 Watt/kg

hi, das ist leider völlig indiskutabel. Meine Idee war auf 6s, maximal 7s mit 70-80A zu fahren, um noch die günstigeren Motoren und va. Regler nutzen zu können. Da sind 230W/kg überhaupt nicht mehr drin. natürlich könnte man jetzt das klassische FEMA FES Fahrwerk und einen fertigen Torcman FES an 10s nutzen und alles wäre gut. Ehrlich gesagt will ich mir das aber nicht leisten. Daher versuche ich jetzt mit reichlich Vorüberlegung einen Antrieb aus einzelnen Komponenten zu erstellen, der einfach nur meinen Anforderungen genügt. Bzgl der Bodenfreiheit habe ich ja oben geschrieben: Lasst das Fahrwerk meine Sorge sein. Ich habe letzte Saison 2 Segler der 6m Klasse mit FES sterben sehen, da der Prop Bodenberührung hatte und durch Blattabriss und Unwucht den Vorderen Rumpf förmlich zerrissen hat. Sowas möchte ich zu 100% ausschließen. Meine Idee geht dahin das Bugrad des DuoDiscus zum starten nach unten zu ziehen und zu verrigeln und damit ein Bodenkontakt des Props absolut ausgeschlossen ist. Daher sind 7cm Bodenfreiheit für meine Kalkulation nicht wirklich sinnvoll. Die tatsächliche Bodenfreiheit wird sich dann am Fliger ergeben müssen.

Schau mal in meinen Magazinbeitrag von der 1:3 ASW15

Super, danke für den Hinweis!

 

[JML]

Hier noch was, das dich vielleicht interressieren könnte Simon

https://www.youtube.com/embed/hR1zpTGt5Mg?wmode=opaque&start=0

Das selbe Modell wie meines, ich meine es ist dort ein 8s-Antrieb verbaut, ebenfalls ein Helimotor, ein großer Scorpion..
Zu genaueren Daten kannst du viell. User "FETZ" fragen.
Jedenfalls wird das normale Seglerfahrwerk verwendet.
vg
Jens

 

[AldoRebsamen]

Hallo Simon,

aha, bei fixiertem Anstellwinkel kannst du natürlich auf weniger Bodenfreiheit gehen und zb: einen 14x7x3-Blattpropeller an 6S und 530kv verwenden. Wobei der Strom bei 90A und der Standschub bei gut 7kg liegen wird. Das müsste sich ausgehen.

Grüsse Aldo

 

[AndreCH]

(19) FOX mit Nasenantrieb | RC-Network.de

 

[micbu]

Im Steigflug fliegt man deutlich schneller,

Man darf nicht den Fehler machen das geringste Sinken im Gleitflug als Maßstab zu nehmen und auch nicht die Polare des Gleitfluges. Im Motorflug gibt es die Geschwindigkeit des besten Steigens. Diese ist nicht identisch mit dem geringsten Sinken im Gleitflug.