Fragen eines DAU zum Dymond X-Max X-42L

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Liebe alle,

in einer gebraucht erworbenen Windex 1200C von Baudis (4,20 Meter Spannweite) ist ein Dymond X-Max X-42L eingebaut.

Auf der Suche nach Daten, ob der Motor für dieses Modell geeignet ist und mit wieviel Zellen und mit welchem Propeller man ihn (sinnvoll) betreiben kann, habe ich diese Daten gefunden:

X-MAX X42-L
Baugröße: 46 x 60,5
Gewicht: 293g
Motorwelle: 6mm
50A
800 Watt
4S-5S
14 x 6

Nach Angaben von Baudis wird die Windex ca. 6,5 kg Abflugmasse haben (gewogen habe ich noch nicht - und kann derzeit nicht, weil ich auf Modellflug-Reise bin und abends an dem Modell arbeite).

Montiert ist ein 12" x 10" Propeller (statt des beim Motor empfohlenen 14" x 6"). Die empfohlene Größe wird aufgrund der Besonderheit des Motorträgers im Heck nicht passen, weil der Durchmesser zu groß ist).

Nun meine Frage an diejenigen, die rechnen oder MotorCalc bedienen können: Habe ich eine Chance, dass die Windex mit dem Motor und einem 4S-Lipo fliegt? Einen 5S-Lipo habe ich (noch) nicht, ein 6S-Lipo wäre vorhanden.

Wie sieht es mit dem montierten Prop aus? Kann man den trotz der komplett anderen Maße verwenden? Oder ist das eine nicht hinnehmbare Motor-Prop-Kombinanation?

Maximal möglich wäre vermutlich ein 13"-Propeller (und dann mit welcher Steigung und welcher Zellenzahl? und gegebenenfalls welchem Motor?)

Fragen über Fragen tief in der Nacht!

Schon einmal vielen Dank an alle, die sich bis hierher alles durchgelesen haben und noch mehr Dank an alle, die sich mit dem Problem bzw. der Herausforderung beschäftigen!

 

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Nun meine Frage an diejenigen, die rechnen oder MotorCalc bedienen können: Habe ich eine Chance, dass die Windex mit dem Motor und einem 4S-Lipo fliegt? Einen 5S-Lipo habe ich (noch) nicht, ein 6S-Lipo wäre vorhanden.

Hallo Andy,

mit 4S ist das bei dem Gewicht von 6.5 kg eindeutig zu wenig. Mit 5S bringt der Motor eine Abgabeleistung an einer Aeronaut CAM Carbon 12x10
von ca. 660 Watt. Eine max. Steiggeschwindigkeit bei vollem Lipo um die 5 m/sec sind drin. Der Standschub ca. 2.5 kg.

Fliegen kann man damit zur Not, die Eigenstartfähigkeit bei dem Standschub ist sicherlich sehr grenzwertig.

Mit 6S und einer ACC 12x6.5 bist Du bei ca. 700 Watt, 38 A und ca. 4 kg Standschub. Daher würde ich den vorhandenen 6S Lipo und eine
Aeronaut CAM 12x6.5 nehmen.

Zum Motor siehe:

Staufenbiel/Dymond - Elektromodellflug Infos

www.elektromodellflug.de

m = 6.5; % [kg]
g = 9.81; % [m/s^2]
Vsink = 1.2; % [m/s] geschätzt bei der hohen Flächenbelastung
Eta_Prop = 0.66;
Pab = 700; % [W]
Vsteig = (Pab*Eta_Prop)/(m*g)- Vsink

Vsteig = 6 m/s

Gruss
Micha

 

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Hallo Micha,

vielen, vielen Dank! Das sind genau die Angaben, die ich mir erhofft habe, super! Das hilft mir extrem viel weiter.

Ich werde mir, wie von dir empfohlen, eine 12"x6,5" besorgen und dann mit 6S fliegen.

Was ich nicht weiß, ist, ob der Motor 6S (auf Dauer) verträgt, weil er in den (von mir gefundenen) Angaben nur mit 4S bis 5S angegeben war.

Deinen Berechnungen nach wird der Strom aber bei um die 40 Ampere liegen - und damit noch (deutlich) unter der Angabe von 50 Ampere.

Eine Rückfrage vielleicht noch: Einer der Vorbesitzer (es war nicht derjenige, von dem ich die Windex übernommen habe) hat ja diesen Prop mit 12"x10" montiert. Kannst du vielleicht darüber noch ein Wort verlieren, ob das eine völlige Fehlanpassung ist/war, oder ob es eine denkbar fliegbare Kombination damit gibt bzw. was der Motorisierungsgedanke des Vorbesitzers gewesen sein könnte?

Beste Grüße

Andy

 

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Hallo Andy,

die Verlustleistung im Motor wird durch den Strom und dem Wicklungswiderstand bestimmt.

Pv = R*I^2

Mit zunehmender Drehzahl steigen die Eisenverluste welche den max. nutzbaren Strom etwas reduziert.
Mit dem berechneten Strom ist das kein Problem. Der gekapselte Aussenläufer verträgt mechanisch (Fliehkraft der Magnete im Rotor ) nur eine bestimmte max. Drehzahl, eine Drehzahl um die 11000 rpm -12000 rpm ist jedoch normalerweise kein Problem.

Zur Fluggeschwindigkeit im Steigflug siehe Tabelle. Die Pitch Speed sollte im Bereich von (1.3 - 1.5) * Vflug betragen. Der Propeller arbeitet dann in einem vernüftigen Wirkungsgradbereich.

Die Pitch Speed von ca. 31 m/s der 12x6.5 passt also gut zum Windex. Die 12x10 ist von der Pitch Speed bei 5S auch noch vertretbare
fliegbare Kombination.

Wirkunggrad der 12x6.5 über dem Fortschrittsgrad J (gleichbedeutend mit Vflug/Vpitch, nur über den Durchmesser x Drehzahl normiert). Der Fortschrittsgrad J liegt im Bereich um die 0.4 bei 6S.

Quelle: https://m-selig.ae.illinois.edu/props/volume-3/plots/ancf_12x65_eta.png

Gruss
Micha

 

[bie]

Lieber Micha,

vielen Dank für die umfassenden Informationen - jetzt verstehe ich einiges besser.

Eine Aeronaut Cam Carbon habe ich noch nicht aufgetrieben, aber eine APC 12x7 (starr, graues Nylon?) - das wäre doch eine gute Näherung zur 12x6,5 und mutmaßlich kaum spürbar anders, weil im Toleranzbereich von Fertigungstechnik und Maßhaltigkeit (der Steigung).

Einwände, euer Ehren?

Beste Grüße

Andy

 

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Eine Aeronaut Cam Carbon habe ich noch nicht aufgetrieben, aber eine APC 12x7 (starr, graues Nylon?) - das wäre doch eine gute Näherung zur 12x6,5 und mutmaßlich kaum spürbar anders, weil im Toleranzbereich von Fertigungstechnik und Maßhaltigkeit (der Steigung).

Einwände, euer Ehren?

Ja, hab ich.

Propeller verschiedener Hersteller und Typen kann man nicht vergleichen. Die Unterschiede in der Leistungsaufnahme
können bei gleichem DxH durchaus im Bereich +/- 25 % oder mehr liegen. Die Blattform, Profildicke und das Profil sind ja selten identisch. Die
APC graues Nylon sind zudem für Verbrenner, die wiegen mehr als die APC-E und benötigen daher mehr Strom zum beschleunigen der trägen Masse.

Die APC hat ein n100 von 5210 rpm, die ACC 12x6.5 von 6000 rpm. Die Aufnahmeleistung ist

P [W] = 100*(rpm/n100)^3, die APC benötigt also (6000/5210)^3 mehr Leistung bei der gleichen Drehzahl.

https://www.apcprop.com/files/PER2_N100.DAT

Gruss
Micha

 

[bie]

Oha, Micha, vielen Dank!

Die vereinfachende Ableitung meinerseits ziehe ich zurück!

Grüße,
Andy

 

[SB 13]

Hallo Andy,
Wenn du einen starr prop verwenden willst schau mal bei Aeronaut unter Power prop. Für Elektroflug deutlich besser geeignet als graue Graupner Props.
Gruß Ralf

 

[bie]

Hallo Ralf,

danke für den Tipp!

Nach den ausführlichen Darlegungen von Micha denke ich darüber nach, motortechnisch upzudaten (und dann erst einmal einen Starrprop einzusetzen). Ich denke, 150 Watt/kg wären besser für ein sicheres Starten.

Allerdings habe ich die entsprechende Frage noch nicht gestellt:

Wer hat eine Motorempfehlung für mich? Am liebsten für 6S (oder sonst notfalls 8S) mit Prop nicht größer als 12" Durchmesser, eventuell noch 12,5" oder 13", das habe ich aber noch nicht ausgemessen, ob das passt).

 

[lastdownxxl]

Hallo Andy,

z. B. ein Leopard LC4260 720KV und ein Power-Prop.12x6.

Power-Prop Lufts.12x 6" - aeronaut Modellbau

CAMcarbon Power-Prop Eine neue Luftschrauben-Serie für Verbrennungs- und Elektromotoren mit einem ausgezeichneten Wirkungsgrad. Bei der Konstruktion wurden die hervorragenden Erfahrungswerte der Cam-Carbon-Klappluftschrauben zu Grunde gelegt. Das dünne Profil wurde geringfügig dicker und zum...

aero-naut.de

Leopard LC4260 14pol720KV Spezial 0,2mmWelle 6mmmit Glider-Adapter

6s - 22,2V-12x6RF CFK M39, 13667 rpm, 58 Amp. 1295 Watt, Schub 4955g, VPitch 125 km/h, Eta 80,8%

Die Power-Prop. von Aeronaut entsprechen ungefähr den Klappluftschrauben (ACC) von Aeronaut, jedoch etwas verstärkt. Sie werden daher etwas mehr Strom als die ACC benötigen. Die Aeronaut und die RF sind vergleichbar in der Leistungsaufnahme, sind ja vom Freudenthaler designed.

Die Motordaten beim Andy Reisenauer beziehen sich auf 600 m ü. M. Auf 0 m ca. 3 %-4 % mehr Strom aufgrund der höheren Luftdichte.
Den Glider-Adapter wirst Du nicht benötigen, da must Du mal den Andy kontaktieren, er kann dich auch kompetent wegen der Antriebsauslegung beraten.

Gruss
Micha

 

[Teamspirit]

Hallo Andy,

bei deinem Projekt wird die sinnvoll maximal durchsetzbare Leistung durch den verwendbaren Propdurchmesser limitiert, ein besserer Motor wird daran wenig ändern.
Ein praktikabler Vorschlag:
Behalte den gar nicht mal schlechten Motor, montiere den Prop mit dem größtmöglichen Durchmesser (13“ zu 12“ macht schon einen großen Unterschied!), Steigung so wählen, das Du mit 6s bei einer Strahlgeschwindigkeit von grob 100 km/h landest (13x6/7..) Der Motor freut sich zudem über Kühlluft, optisch am schönsten über einen Turbospinner realisierbar.
(Oder finanziell richtig aufwendig mit neuem Motor, HV-Setup, Vierblatt-Prop. Finde ich aber übertrieben).
Schöner Flieger!

VG Axel

 

[lastdownxxl]

bei deinem Projekt wird die sinnvoll maximal durchsetzbare Leistung durch den verwendbaren Propdurchmesser limitiert, ein besserer Motor wird daran wenig ändern.

Hallo,

der limitierte Durchmesser reduziert auch merklich den Standschub vom Antrieb, da er mit D^4 einhergeht.
Möglich wäre z. B ein 3-Blatt Mittelstück mit einer ACC. Ein 12x6.5" 3-Blatt entspricht ca. einem 13.3x6.5" 2-Blatt.

Bei einem 4-Blatt gilt: D2 = D4 / 0.84.

Wichtig ist erst einmal den max. möglichen Durchmesser am Windex zu bestimmen.

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Ct... Schubbeiwert
Cp... Leistungsbeiwert
D... Durchmesser

Gruss
Micha

 

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Hallo Andy,

eine Klappluftschraube ist bei dem Heckantrieb m. E. keine gute Idee, die bleibt wahrscheinlich am Motorträger hängen Ich würde erst einmal den vorhandenen Motor verwenden und eine APC 12x6E oder Aeronaut Power-Prop 12x6 nehmen. Das sollte mit 6S funktionieren. Ein Multiblade Prop macht wegen dem Luftwiderstand auch nicht so richtig Sinn, zudem ist die Auswahl an 3/4-Blatt Propeller in der passenden Größe sehr überschaubar.

Gruss
Micha

 

[bie]

Lieber Micha, lieber Axel,

vielen Dank für die intensive Beschäftigung mit dem Thema, ich finde das eine extrem fruchtbare Diskussion - und eine große Hilfe!

Ich nehme für mich mit:

1.) Der Motor könnte passen (was ja schon mal nicht sooo schlecht ist). Weil Michael einen Leopard-Motor erwähnt hat: Ich habe in meinem Fundus noch einen Leopard 5065/430 kV (mit Glider-Adapter), der in dem Modell, für das er gedacht war, wohl nicht zum Einsatz kommen wird. Eine Alternative (ohne Glider-Adapter)?

2.) Mit einer optimierten Starrluftschraube im größtmöglichen Durchmesser lässt sich aller Wahrscheinlichkeit nach ein gutes Ergebnis erzielen. Ich habe jetzt gerade mal das Zentimetermaß drangehalten - es würde sogar ein Prop mit 14" Durchmesser noch passen. Ich glaube, ich fange mal mit 12" an und kann dann ja noch auf 13" gehen (müsste der dann einen andere Steigung haben?).

Meine Gedanken nach dem Durchlesen Eurer Anmerkungen zu Klappluftschrauben (auch drei- oder vierblättrig):

Der Motorträger müsste optimiert werden. Die aufzusteckende Verkleidungshülse hat drei Lufteinlässe, sprich: Ich müsste mir eine neue Hülse ohne Lufteinlässe laminieren. Das wäre tatsächlich mit relativ geringem Aufwand möglich. Die Frage der Kühlung müsste dann über einen Turbospinner gelöst werden. Da es sich hier um eine(n) WindEx(perimental) handelt, würde das für mich auch unter (Semi-) Scale fallen: Hier kann und soll experimentiert werden.

Allerdings ist mir in erster Linie an einem funktionieren System gelegen, bei dem ich mit möglichst wenigen Modifikationen zum Ziel gelangen kann (Eigenstartfähigkeit).

 

[lastdownxxl]

Ich glaube, ich fange mal mit 12" an und kann dann ja noch auf 13" gehen (müsste der dann einen andere Steigung haben?).

Hallo Andy,

beim X42-L Motor ist mit 6S bei 12x6" die Grenze beim Strom als auch bei der Drehzahl der Propeller erreicht.
Beim Power Prop 12x6 sind es max. 12000 rpm, bei der APC sind es max. 12500 rpm. Eigentlich sollte da eine
CFK Starrluftschraube verwendet werden ?

RPM Limits - APC Propellers

www.apcprop.com

https://aero-naut.de/wp-content/uploads/2021/09/Antriebssysteme.pdf

Der Leopard 5065/430 kV bringt aufgrund vom niedrigen KV an 14" nicht mehr Leistung, wiegt jedoch ca. 72 Gramm mehr, und das hinten im Heck.

Gruss
Micha

 

[bie]

Hallo Micha,

soweit habe ich dann alles verstanden und bin damit fine oder fein (wie man neuerdings in unserer Firma sagt).

Nur dieser Satz macht mir Kopfzerbrechen:

Eigentlich sollte da eine CFK Starrluftschraube verwendet werden?

Ist das eine Aussage (grammatikalisch inhaltlich) oder eine (offene) Frage (vom Satzzeichen her)?

Und falls es eine Aussage ist: Dann sollten doch die von dir schon genannten APC 12x6E und Aeronaut Power-Prop 12x6 alle Bedingungen (Starrluftschraube, CFK) erfüllen.

 

[lastdownxxl]

Hallo Andy,

der Power Prop besteht aus mit Carbonfasern verstärktem Kunststoff. Auch die APC ist ein Composit aus Kunstoff und Glasfaser.
Beide werden bei 6S mit dem bestehenden Dymond Motor an der max. Drehzahl betrieben. Ich persönlich betreibe solch kritische Bauteile
nicht gerne im Grenzbereich, daher der Satz mit eigentlich sollte da eine CFK Starrluftschraube...

Echte CFK-Propeller sind da m. E. in diesem Leistungsbereich einfach sicherer und auch die Verwindungssteifigkeit
ist wessentlich besser. Das Fragezeichen bezieht sich auf die Verfügbarkeit solcher CFK-Starrlaten, ich kenne keine im 12" Bereich.

Bei der APC 12x6E z. B. ändert sich ab 10,000 rpm der Leistungsbeiwert Cp signifikant. Der Wert hat sich von 0.04 @ 9000 rpm
auf 0.06 @ 12000 rpm geändert. D.h. der n100-Wert hat um 14 % abgenommen hat, der Propeller benötigt 50 % mehr Aufnahmeleistung
bei 12000 rpm als angenommen. Der Schubbeiwert hat sich jedoch nur um 10 % erhöht. Der Wirkungsgrad vom Propeller sinkt also.
Siehe dazu #12, das Bild mit den Propellerbeiwerten und dem Wirkungsgrad.

Quelle: https://www.apcprop.com/files/PER2_STATIC-2.DAT

Dies ist sicherlich auch eine Funktion der Verwindungssteifigkeit und der damit verbundenen
Profiltreue vom Propeller.

Gruss
Micha

 

[bie]

Guten Morgen, Micha,

jetzt habe ich die Sache mit dem CFK-Starrpropeller verstanden!

Dann ergeben sich doch Fragen (und im Folgenden entwickle ich meine Gedanken während des Schreibens):

Wenn es so einen Prop auf dem Markt anscheinend gar nicht gibt (der die maximal möglichen 12.000 rpm als nichtkritischen Bereich verträgt), was mache ich dann?

Wie ist die Risikoeinschätzung, dass einem ein erhältlicher CFK/Kunststoff-Composite-Prop im Max-Bereich (12.000 rpm) um die Ohren fliegt?

Soll man dann die Drehzahl in den nicht-kritischen Bereich (um 10.000 rpm) senken?

Und welche Folgen hat das für die Leistungsfähigkeit?

Hier ergibt sich für mich die Herausforderung, dass ich gar nicht weiß, wie ich derzeit die Drehzahl eines Props messen könnte (weil ich das noch nie gemacht habe).

Wenn ich deine Ausführungen richtig interpretiere, dann erkauft man den Leistungsgewinn von ca. 10% im Bereich zwischen 10.000 rpm und 12.000 rpm mit einer drastischen Erhöhung der Leistungsaufnahme bei gleichzeitiger Senkung des Wirkungsgrads.

Würde dann für mich bedeuten: Ich betreibe einen der erhältlichen (und schon genannten) Props deutlich unter der maximalen Drehzahl - und habe immer noch genügend Leistung für einen sicheren Start und ein gutes Steigen im Flug. Liege ich damit richtig?

 

[lastdownxxl]

Wie ist die Risikoeinschätzung, dass einem ein erhältlicher CFK/Kunststoff-Composite-Prop im Max-Bereich (12.000 rpm) um die Ohren fliegt?

Hallo Andy,

das Risiko ist sicherlich sehr klein, dass einem ein Propeller an der Drehzahlgenze um die Ohren fliegt. In Zahlen kann ich es jedoch
nicht quantifizieren. Die Aeronaut Cam Carbon Klappluftschrauben sind früher schon mal in seltenen Fällen zebrochen. Hier im RCN gibt es einen Thread dazu. Allerdings ist die Unwucht derart massiv, dein Leitwerk vom Windex würde es vermutlich abreisen. Daher hab ich das ganze erwähnt.

Und welche Folgen hat das für die Leistungsfähigkeit?

Die Aufnahmeleistung vom Propeller ändert sich mit der 3 Potenz der Drehzahl. Der n100-Wert ist die Drehzahl, bei der die Luftschraube
eine Leistungsaufnahme von 100 Watt hat. Verdopple ich die Drehzahl, dann steigt der Leistungsbedarf auf das achtfache.

Die Luftdichte (ISA Standardatmosphäre), Durchmesser und Cp werden meist als n100 zusammengefasst, Cp wird als konstant angenommen.

Die APC 12x6E hat ein n100 von 5683 rpm. Bei einer Drehzahl von 11366 rpm würde der Propeller
100W*(11366/5683)^3 gleich 800 Watt aufnehmen. Leider ist das n100 nicht konstant, es kann sich mehr oder weniger mit steigender
Drehzahl verändern. Die Eigenschaften vom Propeller sind abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit (Drehzahl, Re-Zahl), die Profileigenschaften
ändern sich. Leider sind die Parameter i. d. R. nicht bekannt.

Eine Senkung der Drehzahl von 12.000 rpm auf 10.000 rpm ergibt also theoretisch eine Leistungsreduktion von -42 %.


Die Carbon Line Luftschraube 12x6 ist mit 13200 rpm angegeben.

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Gruss
Micha

 

[bie]

Ich habe jetzt noch eine neue Information bezüglich des Gewichts bekommen: Der/die Windex soll fertig ausgerüstet 8,9 kg wiegen - auweia, das ist doch ordentlich über den von Baudis angegebenen 6,5 kg AUW. Gewogen habe ich ihn aber immer noch nicht. Ich werde das aber nachholen ... und den aktuellen Wert liefern.