Projekt IMPULLS der TU München - Viel Wind um nichts

[Bertram Radelow]

hi Pike,

ich mach es immer mit Physik: 1Nm = 1Ws, oder 1Nm/s = 1W. Um 200N mit 10m/sec steigen zu lassen, brauchst Du also 2000W - bei 100% Wirkungsgrad über alles. Realistisch sind bei schwachen Modellen eher 40%. Mit 20kg und 2000W wird die Steigleistung gegen 4m/sec sein. Bei 1m/sec Sinken (von mir mal angenommen) musst Du für 75min Flugzeit 4500 Höhenmeter aufbauen, den Motor also (im Sägezahnflug) irgendwas bei 1000 sec laufen lassen (die Abgleitzeit verkürzt sich durch die Steigflüge natürlich). Die benötigte Kapazität wäre also 555 Wh. Als 10s wären das 15500er Lipos. Mit 10s3p 5100er käme man hin.

Das ist jetzt meine Überschlagsrechung für das 20kg-Modell ("bis 75 Minuten = bei 100g Nutzlast"). Mich würde direkt mal interessieren, wie viel ich daneben liege.

Bertram

 

[x-molich]

Hi Leute,

ich kann dem Threadersteller etwas nachempfinden. Ich hatte ebenso das Gefühl: Was ist daran so toll?

M.E. liegt das daran, daß der Artikel sehr allgemein gehalten ist. Da ist von irgendwelchen Sensoren die Rede ohne genauere Angaben und auch die Suche von Vermißten wird angesprochen. Alles tolle Sachen, technisch aber schon in verschiedenster Weise gelöst.

Das Problem ist doch viel eher, daß so ein Ding für Deutschland ungewöhnlich ist, weil die Gesetzeslage für autonomen Betrieb denkbar ungünstig ist. Bei dieser Gesetzeslage wird das Teil nie Vermißte suchen. Um aber eine Luftfahrtzulassung zu erhalten hat es zu wenig Nutzlast und erfüllt auch eine ganze Reihe anderer Voraussetzungen nicht. Zumal die Zertifizierung bei weitem die Entwicklungskosten übersteigen würde.

Was bleibt also: Ein weiteres, in Deutschland nutzloses UAV, das nur auf Sicht oder am Rande der Legalität betrieben werden kann.

Nur mal zum Vergleich:
Aerosonde hat Ende der Neunziger autonom den Atlantik überflogen

TAM5, ein reines Hobbyprojekt hat das ebenso

Von EMT Penzberg gibt es den Alladin und die Luna, die vergleichbares leisten UND im Einsatz sind.

In Israel gibt es ein Brennstoffzellen UAV mit VTOL Fähigkeit und längerer Flugzeit


Ich denke, da hat jemand erfolgreich sein Hobby zur Doktorarbeit gemacht, aber eine besondere technologische Leistung ist aus dem spärlichen Informationsgehalt des Artikels nicht zu erkennen.


Grüße

Sascha

 

[Steffen]

Na Du weisst ja Sachen.

Um aber eine Luftfahrtzulassung zu erhalten hat es zu wenig Nutzlast und erfüllt auch eine ganze Reihe anderer Voraussetzungen nicht. Zumal die Zertifizierung bei weitem die Entwicklungskosten übersteigen würde.

Ah so.

Was bleibt also: Ein weiteres, in Deutschland nutzloses UAV, das nur auf Sicht oder am Rande der Legalität betrieben werden kann.

Hm, hm.


Mal von den inhaltlichen Fragen abgesehen: Du weisst schon, was eine Pressemitteilung ist?
Bei Ferrari, Brawn GP, TU München, Siemens, Bundeswehr und sonstwo?

Ich habe schon manches fragwürdiges Projekt gesehen, was eine Pressemitteilung wert war, das ist doch noch eines der Guten.

 

[Jürgen N.]

. Da ist von irgendwelchen Sensoren die Rede ohne genauere Angaben und auch die Suche von Vermißten wird angesprochen. Alles tolle Sachen, technisch aber schon in verschiedenster Weise gelöst.

Bevor jemand abschätzig "Viel Wind um nichts" rauslässt, sollte er sich erst einmal ein Minimum an Wissen aneignen.
Ich vermute dass es sich um das gleiche, international ausgeschriebene Projekt handelt das auch von einem (Schweizer) Team auf unserem Modellflugplatz ausprobiert wurde.
Und wegen (noch) unüberwindlichen Schwierigkeiten für dieses Jahr aufgegeben wurde.
Es geht darum, in unwegsamem Gelände in Australien (Outback) eine liegende Person mittels einem autonom fliegenden Gerät zu finden (orten) und die Koordinaten mit Bild an die mobile Zentrale zu funken.
Und das in einem Umkreis von einer Meile! (wenn ich mich recht erinnere, könnte aber auch mehr sein) Bei Temperaturen von über 30°! (Schatten gibt es dort kaum)
Was das für Probleme mit sich bringt dürfte bei näherem Überlegen klar werden.
Die Form des Flugkörpers und dessen Beschaffenheit dürfte dabei das allerkleinste sein.
Gruss Jürgen

 

[Pike]

meine Rechnung

meine Rechnung

Hallo Bertram,

es freut mich, dass auch noch andere vernünftige Berechnungen durchführen, anstatt einfach in jedes noch so kleine Flugmodell einfach einen 2kW Antrieb reinzumurksen.

Hallo alle,
meine Abschätzung zu den Randbedingungen sieht so aus: Ich gehe von 30kg Fluggewicht aus, also vom beladenen Fall, im Artikel steht auch, dass die 75min sich auf den Fall mit Zuladung beziehen:

Da ich dann die Flächenbelastung auf ca. 200g/dm^2 schätze, würde ich mal von einer Sinkgeschwindigkeit von etwa 2m/s ausgehen.

Bezüglich Leistung würde ich noch 85% Wirkungsgrad des Motors und 70% Wirkungsgrad der Luftschraube annehmen.

Unter Vollast erreiche ich dann folgende Bedingungen:
Epot = m * g * h potentielle Energie
Ppot = m * g * h /t Leistung zum Erreichen derselben

Die Gleichung für die Steigleistung bei Voller Motorleistung sieht dann so aus:
m * g * (h/t + Eigensinken) = Pelektrisch * etaMotor * etaLuftschraube

oder umgestellt: nach h/t:
h/t = Pelektrisch * etaMotor * etaLuftschraube / (m * g) - Eigensinken

h/t = 2000W * 0,85 * 0,70 / 30kg / 9,81m/s^2 - 2m/s = 2m/s

Also bei Maximalleistung und mit Nutzlast erreicht man gemäß meiner Schätzung nur 2m/s Steigleistung.

Um 75min Flug mit Nutzlast zu überdauern, braucht man bei einem Eigensinken von 2m/s eine mittlere elektrische Leistung von:

Pel_mittel = m * g * h/t / etaMotor /etaLuftschraube = 30kg * 9,81m/s^2 * 2m/s / 0,85 / 0,7 = 990W

man würde demnach für 75min Flug eine Energie von 1240Wh benötigen. Umgerechnet auf Lipoakkus, wären das dann ca. 8,5kg Akkumasse

Geschätzt, setzen sich die 30Kg Abfluggewicht dann wie folgt zusammen:
11,5kg Fluggerät,
8,5kg Akku,
10kg Nutzlast.

Die ganze Rechnung steht und fällt aber mit dem geschätzten Eigensinken, welches wiederum über die Flächenbelastung oder dem Flächeninhalt abzuschätzen wäre, daher hatte ich meine Frage auch gestellt.

Trotzdem ziehe ich auch ein eher negatives Fazit. Innovationen erkenne ich an dem Modell im Moment auch nicht. Was ich sehe ist eine für den Einsatzzweck gefährlich niedrige Steigleistung von 2m/s, 10kg Nutzlast bei widrigem Wetter - so steht es ja im Artikel. durch das Überschreiten der 25kg Grenze hat man sich auch enorme Einschränkungen bezüglich geeigneter Einsatzgebiete auferlegt, zum Starten und Landen wird man bei der Masse und der Flächenbelastung schon eine geeignete Start- und Landebahn suchen müssen.

Pike

 

[F1H-NFlyer]

Flug-, Sinkgeschwindigkeit

Flug-, Sinkgeschwindigkeit

Hallo,

Hier mal der Versuch, die notwendige Antriebsleistung für den Horizontalflug abzuschätzen:

Mit: VFlug=(2/rho*G/A*1/ca)^0,5

mit rho= Luftdichte 1,2 kg/m^3
G/A= Flächenbelastung in N/m^2 = 200 N/m^2
ca= Auftriebsbeiwert, angenommen 0,7 für die Bestgleitzahl

Ergibt eine Fluggeschwindigkeit von rund 22 m/s. Bei einem Gesamtwiderstand von angenommen cw=0,05 ergibt das eine Sinkgeschwindigkeit von etwa 1,1 m/s.

Das sind also keine 2 m/s Sinkgeschwindigkeit, wie angenommen. Damit ist auch die notwendige Antriebsleistung für den Horizontalflug geringer als in dem Beispiel angenommen.

Grüße
Peter

 

[Bertram Radelow]

- bei 100% Wirkungsgrad über alles. Realistisch sind bei schwachen Modellen eher 40%.

hi Pike,
es ging nicht um Antriebswirkungsgrade, die sind natürlich höher. Meine Zahl 40% ist rein empirisch - ich habe einfach mal zusammengestellt, wieviel W/N wieviel m/s Steigleistung bei meinen (und anderen) Modellen ergeben. Hotlinerartige kommen da auf 65%-70%, schwache E-Segler auf 35%

Bertram

 

[Pike]

Hallo Bertram,

hast schon recht, du hast ja auch mit 20kg Masse gerechnet, wir kämen ohnehin grob auf das gleiche Ergebnis, wenn wir vom gleichen Fluggewicht ausgehen würden, denn soviel macht der Wirkungsgradunterschied nicht aus.

Und Peter,
hast recht, die Sinkgeschwindigkeit könnte auch 1,1m/s sein. Das war ja anfangs meine Frage, wir können im Moment nur Annahmen treffen.

Mit 1,1m/s könnte man dann 2,9m/s Steigen erreichen, was für schwierige Wettersituationen noch reichen würde.

Pike

 

[RainerSeubert]

Ich denke, dass sich die Jungs von der Akamodell München über eure Spekulationen gerade tot lachen ....

 

[Pike]

Ich denke, dass sich die Jungs von der Akamodell München über eure Spekulationen gerade tot lachen ....

Einzig was du hier schreibst ist Spekulation, es sei denn du wärst einer von denen, dann würde ich dich aber bitten nicht zu lachen sondern lieber zu informieren!

Da für die aber die gleiche Physik gilt wie für uns anderen auch, kann man aus den spärlichen Angaben sagen (nicht nur spekulieren),
- dass die Sinkgeschwindigkeit im Segelflug mit 10kg Nutzlast zwischen 1,1 und 2,0 m/s liegen wird und
- dass die maximal erreichbare Steiggeschwindigkeit 2,0 bis 2,9 m/s betragen wird und
- dass der Akku zwischen 5,5 und 8,5kg wiegen wird.

Jeweils unter der Vorraussetzung, dass deren Artikelangaben stimmen.

Vielleicht wollen die aber auch auf irgendeinem Jupitermond damit rumfliegen, dann wären die Berechnungen hier wirklich Spekulation.

 

[Jürgen N.]

Bevor weiter spekuliert wird, wofür so ein Vehikel gut sein soll, fragt doch erst mal die Beteiligten.
Bei uns ging es um
diesen Wettbewerb:
Gruss Jürgen

 

[x-molich]

Hi,

warum schreiben sie dann nicht einfach, für was das Ding ist. Wenn man eine Pressemeldung schreibt, dann muß man sich im Klaren darüber sein, welche Wirkung man erzielt. Wenn man halt nix Konkretes schreibt, dann darf man sich nicht wundern, daß kein besonderer Eindruck entsteht.

Mag ja sein, daß das Know-How in den Algorithmen der Bildverarbeitung eine echte Herausforderung ist, aber davon stand auch nix da. Mit welchem Airframe dann die Intelligenz durch die Luft gekurvt wird, spielt doch kaum eine Rolle. Das Flugzeug mag gutes Engineering sein, aber Forschung und Innovation ist nicht so richtig erkennbar.

Ich bleib dabei: Ich hab' mein Urteil auf der Pressemitteilung basierend gefällt und da steht nix besonderes drin. Wenn die Pressemitteilung dann die Wirkung verfehlt hat, dann ist das ganz klar ein Problem des Verfassenden und nicht des Empfängers.

Welchen Wettbewerb sie auch immer bestreiten wollen, gewonnen haben sie auch noch nicht. Warum also so viel Lobhudelei?

Grüße

Sascha

 

[Bertram Radelow]

Ich denke, dass sich die Jungs von der Akamodell München über eure Spekulationen gerade tot lachen ....

hoi Rainer,
das glaube ich auch. Naja, nicht gerade tot, aber sie schmunzeln sicher.

Andererseits ist es doch mal ganz nett, über benötigte Antriebe zu "spekulieren". Es macht sich doch heute kaum noch jemand Gedanken, was er wirklich braucht, also bei einem Thermiksegler: welche Steighöhe will ich und welche Steigleistung. Alle wollen immer 7s-Lipos und mindestens 20"-Schrauben, weil man am Platz ja sonst aussieht, als ob man einen zu kurzen Schniedel hat.
Dabei kann man recht gut abschätzen, welche Ströme und welche Kapazität man braucht. Pikes Herleitung war mir neu, ich muss die mal in einer ruhigen Stunde nachvollziehen. Aber mit seiner Formel kommt man auch so ungefähr dahin, wo ich auch mit brutalo-simpel-Physik gelandet war - schön, dass die Physik eben doch noch allgemeingültig ist.

(Hoffentlich haben die Jungs jetzt nicht gaaaanz andere Werte und Akkugrössen )

Bertram

 

[Jürgen N.]

Ich hab' mein Urteil auf der Pressemitteilung basierend gefällt und da steht nix besonderes drin.

Wir haben auch schon "Pressemitteilung" gemacht.
Und konnten dann kaum glauben dass wir so einen Sch... geschrieben haben sollten.
Gruss Jürgen

 

[RainerSeubert]

Ich denke auch, dass das Problem bei den "Pressefuzzies" liegt, auch wenn der hier sogar promoviert ist!

Ich durfte (mußte) auch schon technische Artikel für unsere Presseabteilung schreiben. Aber was die daraus gemacht haben, hat mir sämtliche Zehennägel hochgerollt.

Und dann haben sie das auch noch ins Englische übersetzt. Da wurde aus Windkanal ein "wind channel" und aus dem aerodynamischen Widerstand eine "aerodynamic resistance".

Da hätte ich glatt kotzen können ....

 

[Steffen]

Da wurde aus Windkanal ein "wind channel" und aus dem aerodynamischen Widerstand eine "aerodynamic resistance".

Na solange sie nicht aus drag einen Transvestiten machen, geht es doch

Aber ich möchte mal sehen, wie die Fachleute hier eine Pressemitteilung schreiben würden, die für Allgemeindeutschland ist und nicht für ein Fachpublikum.

Das ist dann so ähnlich, wie eine von Ingenieuren gestaltete Mensch-Maschine-Schnittstelle...

So oder so, ob das Ding Besonderheiten besitzt, geht aus einer Pressemitteilung eh nicht hervor. und dass umgekehrt wiederum technisch korrekte und genaue Informationen nicht richtig gelesen (und schon gar nicht begriffen) werden, habe ich auch gelernt.

Was hab ich alles über eta gehört...

 

[Zodiac]

Hallo zusammen,

die IMPULLS ist übrigens in Friedrichshafen an der Aero ausgestellt. Da aber niemand am
Stand war und auch sonst nicht viele neue Infos dazu aufgehängt waren kann ich Euch leider nichts neues dazu erzählen. Naja ausser das sie einen Aussenläufer mit einer CamProp hat

Grüsse Yves

 

[Bertram Radelow]

"Spekulationen"

"Spekulationen"

hoi Pike,

ich habe hier mal ein schönes Beispiel aus dem thread über die LS-10 von Heinz Kugler gefunden, aus dem mein "Gesamtwirkungsgrad" schön ersichtlich ist. Er schreibt:

heute Mittag war der Erstflug mit dem neuen F3B Rumpf, Flächen von der LS 10, Motor Plettenberg Dinator 30/3 Getriebe 5:1,Latte 20 x 13 Freudenthaler, 5 S 4000, Leistung 1600 Watt, Steigen laut Logger ca. 11-12 m/sec. Gewicht 6,4 kg (Flugfertig).

1 Ws = 1 Nm, umgeformt zu W/N = m/s

Das würde also ein Steigen von 1600 (W) / 64 (N) = 25 m/s ergeben - bei 100% Gesamtwirkungsgrad über alles. Tatsächlich erreicht er nur 11,5 m/s -> 46% Gesamtwirkungsgrad. Das ist sehr realistisch und deckt sich mit meinen Erfahrungen. Je "übermotorisierter" ein Modell, desto höher dieser Gesamtwirkungsgrad.

Wenn ich mich nicht verrechnet habe, erreicht Heinz mit dem Antrieb bei 88A und 25% Reserve im Lipo (= 2'07'' Motorlaufzeit) auch 1350m Gesamtsteighöhe - sehr sehr ansprechend...

Bertram

 

[Pike]

Hallo Bertram,

stimmt genau, bei 100% Wirkungsgrad ohne Eigensinken würde er 25m/s steigen.

Aber dass für dich scheinbar der Gesamtwirkungsgrad mit Übermotorisierung steigt, liegt daran, dass das Eigensinken anteilig zum Steigen immer mehr zu vernachlässigen ist, je größer das Steigen ist. Noch dazu geht weniger Energie durch Eigensinken verloren, weil bei kurzem starken Steigen ja nicht so viel Zeit fürs Sinken vergeht wie bei langem schwachen Steigen. Auch die mit der Akkukapazität erreichbare Höhe wird bei starkem Antrieb größer, aus genau dem gleichen Grund, die Gesamtflugzeit steigt aber nicht, die sinkt eher, weil bedingt durch den schwereren Antrieb die Sinkgeschwindigkeit an sich ja auch höher ist.

Also ich persönlich lege meine Elektromodelle auf 5m/s Steigen aus. Das ergibt in der Regel sehr leichte und zudem noch preisgünstige Setups und für Wetterkapriolen bietet es noch ausreichend Reserven. Für ein ausrangiertes und nachträglich elektrifiziertes F3B-Modell reicht dann auch ein üblicher 250W-Schaumwaffelantrieb!

ade,
Pike