Motorisierung
Motorisierung
Hallo Tom!
Übermotorisierung ist Definitionssache. Es gibt keine Grenze die man da mal eben so berechnen kann. Die Grenzen werden auf vielfältige Weise gesetzt. Einige Beispiele:
- große Motoren bringen entpsrechend viel Masse auf die Waage. Das erhöht natürlich die Abflugmasse.
- leistungsstarke Motoren wollen entsprechend viel Futter: Kraftstoff für Verbrenner oder Strom bei E-Motoren. Mehr Kraftstoff an Board bzw. viele oder große Akkus bringen ebenfalls mehr Gesamtflugmasse auf die Waage
- Durch die höhere Abflugmasse erhöhen sich die Start- und Landegeschwindigkeit bzw. die Minimalfluggeschwindigkeit beim Fliegen. Das Flugmodell wird also schnell fliegen müssen. Das macht das Fliegen schwieriger und erfordert viel fliegerisches Können und entsprechende Platzverhältnisse.
- leistungsstarke Motoren brauchen strukturell belastbare Motorträger und auch die gesamte Flugmodellstruktur muss fest, steif und robust sein (Vibrationen, hohe Kräfte wegen großer Masse, ...)
- Leistungsstarke Motoren sind i. d. R. auch größer als leistungsschwächere, d. h. Du brauchst einen entsprechend großen Platz im Rumpf. Wenn Du scale bauen willst ist der natürlich begrenzt.
- Bei Propellerantrieben kommen dann weitere Probleme hinzu:
leistungsstarke Motoren erfordern entsprechende Propeller, welche die hohe Motorleistung auch in Zugkraft umsetzen können. Große Propeller erzeugen dann natürlich auch:
viel Drehmoment durch die Widerstandskräfte die auf den Propeller einwirken
viel Drehmoment, wenn Du zu plötzlich Gas gibst (Massenträgheit des Props, der Kurbelwelle und des Spinners)
Solche hohen Drehmomente können ein übermotorisiertes Modell dann u. U. schon zum Rollen bringen. Da mußt Du dann rasch und gut dosiert gegensteuern.
Schau Dir mal an wie schräg eine Gee Bee beim Start in der Luft hängt.
- Je nach Seitenleitwerksauslegung brauchst Du unter Umständen auch großen Motorseitenzug.
- Wenn Du einen leistungsstarken Motor verwendest und die rotierenden Massen (Kurbelwelle, Propeller, Spinner) dementsprechend groß sind dann erhöhen sich auch die sogenannten Präzessionskräfte (das sind grob gesagt Massenträgheitskräfte/ Kreiseleffekte). Da kann es Dir Dein Modell in der Luft bei einem Flugmanöver durch die Präzessionskräfte rumdrehen.
- Maximale Abflugmasse richtet sich nach folgenden Größen:
# Auftriebsbeiwert des Flugmodells
# Auftrieb erzeugende Fläche (i. d. R. nur Flügelfläche)
# mit welcher maximalen Start- und Landegeschwindigkeit kannst Du leben?
# kann die Motorleistung diese Geschwindigkeit herbeiführen?
# Hält die Flugmodellstruktur die hohen Kräfte (Auftriebskraft, Massenträgheitskraft bei hohem Lastvielfachen) aus?
# Hält das Fahrwerk die Belastungen aus?
# Können Deine Servos die hohen Stellkräfte für die großen Rudermomente bei hohen Fluggeschwindigkeit bereitstellen?
Eine entscheidende Größe bei diesen Überlegungen ist die Flächenbelastung. Wenn die mehr als 150 g/dm² beträgt wird es bei einem 2 m Modell schon sportlich... nur um mal ne Zahl in den Raum zu werfen. Kommt natürlich auf den Auftriebsbeiwert an. Ggf. Hochauftriebshilfen verwenden: Landeklappen, Wölbklappen, Vorflügel, Spaltklappen, ....
Eigentlich gibt es keine wirklichen Grenzen. Kannst nen Modell auch aus massivem Stahl bauen. Wenns nur schnell genug wird, kanns auch fliegen. (Vergleiche mal die V1 aus dem Zweiten Weltkrieg, was die wohl für ne Flächenbelastung hatte....)
Aber tendenziell gilt: Je schwerer der Brocken, je höher die Motorleistung, desto giftiger die Flugeigenschaften. Die manntragende Messerschmitt Bf 109 wurde insbesondere in den letzten Versionen so schwer und so leistungsstark, dass die Flugeigenschaften wirklich giftig wurden. In Verbindung mit dem schmalen Fahrwerk gab es sehr viele Flugunfälle. Gerade das Starten und Landen mit hohen Fluggeschwindigkeit ist gefährlich. Die Warbirds hatten affenartig hohe Motorleistungen und morz hohe Flächenbelastungen.
Also Deine Fragen waren ja:
a) Wie errechne ich die maximal mögliche Motorleistung?
b) Wie errechne ich die maximal mögliche Gesamtflugmasse?
a) Drehmoment und Präzessionskräfte des Props berechnen. Nur wenn Dein Modell diesen Kräften trotzen kann funzt es. Müßtest also maximal mögliches Rollmoment durch Querruderwirkung berechnen und das für verschiedene Flugzustände und es dann mit den Prop-Kräften vergleichen.
Bei den Präzessionskräften spielen die Massen die Drehzahl und die Hebelarme eine Rolle. Präzessionskräfte berechnen und dann mit möglichen aerodynamisch/ flugmechanisch erzeugbaren Kräften (Rollmoment durch Querruderwirkung, Giermoment durch Seitenruderwirkung, Nickmoment durch Höhenruderwirkung) vergleichen.
b)
minimal mögliche Fluggeschwindigkeit berechnen. Sicherheitsreserve einrechnen ergibt Take-Off bzw. Landegeschwindigkeit. Frag Dich dann einfach, ob Du mit der entsprechenden Geschwindigkeit leben kannst.
Weg:
- maximales Modell CA bestimmen (mit gesetzten Hochauftriebshilfen)
- Auftriebsfläche bestimmen
- Gewichtskraft gleich Auftriebskraft setzen und nach Geschwindigkeit auflösen
Außerdem:
Maximales Lastvielfaches bestimmen, das Dein Modell aushalten soll. Z. B. +10g und -5g; das sollte es schon mindestens sein für einen Warbird. Holmberechnungen anstellen und oder durch Versuche strukturelle Festigkeiten entsprechend dimensionieren.
Rudermomente berechnen. Hebelverhältnisse der Anlenkung berücksichtigen und entsprechend die Servos, Pneumatik oder Hydraulikarbeitszylinder auswählen, die dann entsprechende Stellmomente, Haltemomente, Bzw. Schub- und Zugkräfte bereitstellen können.
Liebe Grüße
