Hier gibt es eine Zusammenfassung zum Thema "Auswirkung der Propellerströmung auf Fesselflugmodelle"
www.fesselflug.ch
Peter Germann
www.fesselflug.ch
Peter Germann
Propellerströmung von nahe betrachtet
- Ersteller Peter G
- Erstellt am
Giermoment
Giermoment
Hallo Peter,
ließ sich das Giermoment nicht als Differenzmessung zwischen Traktor und Pusher-Propeller ermitteln? Das Giermoment wäre schon interessant gewesen.
Martin
Giermoment
Hallo Peter,
ließ sich das Giermoment nicht als Differenzmessung zwischen Traktor und Pusher-Propeller ermitteln? Das Giermoment wäre schon interessant gewesen.
Martin
pylonrazor
User
Endlich...
Endlich...
... nimmt sich jemand mit wissenschaftlichem Anspruch dieses schwierigen Themas an: Propellerdrall vs Motorgegendrehmoment.
Hallo Peter,
ich freue mich auf eine kontroverse Diskussion ohne dogmatischen Ansatz.
Ich würde nun gern ein paar Sachverhalte und Details mit dir diskutieren, denn in einigem bin ich anderer Ansicht als du:
zunächst wäre da diese unglückliche Zeichnung auf der Fesselflug.ch-site, die bei jeder Propellerdralldiskussion aufs neue kopiert wird. Prinzipiell zeigt sie sehr gut den Sachverhalt. Jedoch halte ich den Steigungswinkel des Dralls für viel zu stark dargestellt. In diesem Fall sind es >450° auf die Rumpflänge. Unter Berücksichtigung einer Luftschraube mit gutem Wirkungsgrad und einem Durchmesser-Steigungs-Verhältnis von ca. 2:1 schätze ich den Drallwinkel auf max. 30° auf die Rumpflänge. Beim Ansaugen von Lagerfeuerrauch habe ich das schon mal beobachtet. Bei einem Speedprop mit 0,8:1 Verhältnis, der am Boden "stalled" sähe das sicher anders aus. Dieser Winkel bezieht sich aber auch nur auf ein stehendes Modell am Boden. Ein echter Windkanaltast wäre sicherlich hilfreich.
Sehr spannend finde ich deine Versuchsanordnung zur Messung der Momente. Das interessiert mich sehr. Ich möchte hier eine Anregung geben. Um auszuschließen, dass eine nicht wirklich neutrale Aufhängungsposition gewählt wurde und das Modell verzugsfrei ist, sollte man das Modell auch drallfrei mit einem externen Gebläsen anströmen können. (Ich weiß natürlich, dass von dir gebaute Modelle per se verzugsfrei sind!) Zusätzlich könnte man so nicht nur die Situation am Boden, sondern auch im Flug simulieren. Hier erwarte ich nämlich dramatische Unterschiede, aber dazu komme ich später.
Wie schon Martin interessiert mich auch das Giermoment. Im Stand am Boden, im Flug, bei Rechts- und Linksdrehung, mit konventionellem Seitenleitwerk, mit Fishtail wie mein Tucker und GeeBeeR3 und sogar mit nur unten angeordnetem Seitenleitwerk.
Bei deiner Berechnung von Gegendrehmoment und Drallmoment erscheint mir eines nicht plausibel: muss nicht das Drallmoment nur ein kleiner Bruchteil des Motorgegenmoments sein? Woraus speist sich denn die ganze Vortriebskraft, wenn der Drall schon mehr als das Gesamtdrehmoment verbraucht? Oder wo liegt mein Denkfehler?
Auf jeden Fall danke ich dir schon mal dafür, dass du dieses Thema hier gestartet hast.
Mit besten Kreiselgrüßen
Andreas
Endlich...
... nimmt sich jemand mit wissenschaftlichem Anspruch dieses schwierigen Themas an: Propellerdrall vs Motorgegendrehmoment.
Hallo Peter,
ich freue mich auf eine kontroverse Diskussion ohne dogmatischen Ansatz.
Ich würde nun gern ein paar Sachverhalte und Details mit dir diskutieren, denn in einigem bin ich anderer Ansicht als du:
zunächst wäre da diese unglückliche Zeichnung auf der Fesselflug.ch-site, die bei jeder Propellerdralldiskussion aufs neue kopiert wird. Prinzipiell zeigt sie sehr gut den Sachverhalt. Jedoch halte ich den Steigungswinkel des Dralls für viel zu stark dargestellt. In diesem Fall sind es >450° auf die Rumpflänge. Unter Berücksichtigung einer Luftschraube mit gutem Wirkungsgrad und einem Durchmesser-Steigungs-Verhältnis von ca. 2:1 schätze ich den Drallwinkel auf max. 30° auf die Rumpflänge. Beim Ansaugen von Lagerfeuerrauch habe ich das schon mal beobachtet. Bei einem Speedprop mit 0,8:1 Verhältnis, der am Boden "stalled" sähe das sicher anders aus. Dieser Winkel bezieht sich aber auch nur auf ein stehendes Modell am Boden. Ein echter Windkanaltast wäre sicherlich hilfreich.
Sehr spannend finde ich deine Versuchsanordnung zur Messung der Momente. Das interessiert mich sehr. Ich möchte hier eine Anregung geben. Um auszuschließen, dass eine nicht wirklich neutrale Aufhängungsposition gewählt wurde und das Modell verzugsfrei ist, sollte man das Modell auch drallfrei mit einem externen Gebläsen anströmen können. (Ich weiß natürlich, dass von dir gebaute Modelle per se verzugsfrei sind!) Zusätzlich könnte man so nicht nur die Situation am Boden, sondern auch im Flug simulieren. Hier erwarte ich nämlich dramatische Unterschiede, aber dazu komme ich später.
Wie schon Martin interessiert mich auch das Giermoment. Im Stand am Boden, im Flug, bei Rechts- und Linksdrehung, mit konventionellem Seitenleitwerk, mit Fishtail wie mein Tucker und GeeBeeR3 und sogar mit nur unten angeordnetem Seitenleitwerk.
Bei deiner Berechnung von Gegendrehmoment und Drallmoment erscheint mir eines nicht plausibel: muss nicht das Drallmoment nur ein kleiner Bruchteil des Motorgegenmoments sein? Woraus speist sich denn die ganze Vortriebskraft, wenn der Drall schon mehr als das Gesamtdrehmoment verbraucht? Oder wo liegt mein Denkfehler?
Auf jeden Fall danke ich dir schon mal dafür, dass du dieses Thema hier gestartet hast.
Mit besten Kreiselgrüßen
Andreas
Die Zeichnung ist in der Tat lediglich zur Verdeutlichung des Prinzips gedacht, und zwar wohl eher für Pilotenschüler. Wenn diese erfahren wie kräftig das Seitensteuer eines 200+ PS einmotorigen Flugzeuges auf den ersten Metern des Startes gegengehalten werden muss, dann liefert die Zeichnung dafür eine gute Erklärung.
Ja. ein externes Gebläse mit nachgeschalteter Einrichtung zur geraderichtung der Strömung, also ein Freistrahl WIndkanal, würde in der Tat assymetrische Momente messbar machen. Wie du richtig sagst ist allerding das gemessene Modell frei von relevanten Verzügen. Dies trifft auch auf das unter "experimental Biplane" vermessene Mock-up meines verunglücketen Doppeldeckers zu. Es war die ursprüngliche Absicht hereuazufinden, ob der Propellerdrall beim Doppeldecker ursächlich für dessen Absturz verantwortlich war. Nachdem die Messungen zeigten, dass sich Drall und Drehmoment, wenigstens in der Grössenordnung, in etwa aufheben, konnte dies nicht bestätigt werden. Die danach im Stillstand am "Crossfire" vorgenommenen Messungen haben dies bestätigt.
Das Drallmoment im Stillstand wurde gemessen und dürfte für den Crossfire und einen 13 x 6 Propeller bei 9'000 U/min in etwa stimmen. Das Motordrehmoment wurde durch die Eingabe der Wellenleistung und der Drehzahl via Internet berechnet: http://wentec.com/unipower/calculators/power_torque.asp Ich gehe davon aus, dass der zurückgegebene Wert stimmen dürfte.
Martin, das Giermoment im Stillstand, seine Richtung ist bei Zug- oder Druckpropeller unterschiedlich, hängt von der Grösse des SR und dem Hebelarm ab. Es auf einem ähnlichen Prüfstand zu messen ist aufwendig und zu seiner Berechnung fehlen mir eine ganze Reihe von Daten.
Gruss, Peter
Rennsemmel
User
Hallo !
Danke Peter !
Heisst das also, du würdest weniger Gewicht im Randbogen und mehr Aerodyn. Mittel einsetzen ?
Noch ein paar Gedanken:
Also das Moment des Dralls muss ja weitestgehend gleich dem Motordrehmoment sein. Ist ja quasi ein Kräftepaar. Eine lineare Anströmung ohne eigenen Drall ist schwierig zu machen und auch nicht notwendig, da der Luftstrahlspeed hinter dem Propeller gleich bleibt, nur die benötigte Motorleistung sinkt. Die Höhe der Kraft ist me. proportional zur Motorleistung. Da Peter ja schon 0,27 Nm ausgerechnet hat, denke ich, dass das Drallmoment sich im Flug auch in etwa da bewegen wird.
Das trifft für ein ausbeschleunigtes System zu, interessant wären noch Wackler durch Lastwechsel. Problematisch sind da z.B. Ecken, da die Geschwindigkeit sinkt und die Abgegebene Motorleistung kurzzeitig steigt.
Da gibt es durch Masseträgheiten sicher kleine Effekte. Ich würde das Gieren aber als größeren Einfluss ansehen.
Viele Grüße,
Sebastian
P.S. Gier-Prüfstand:
Man könnte die Stromaufnahme eines entsprechend bemessenen Servos bei bekannter Last messen. Da kann man dann das Modell drauf befestigen. Evtl. untersetzt, gibt eine stabilere Modellaufhängung und man braucht nicht so grosse Servos.
P.P.S. Andreas - du kannst dir zumindest die Propellerumdrehungen ausrechnen, die das Modell durchfliegt. Dazu brauchst du die Drehzahl, Fluggeschwindigkeit und Länge des Modells. Der Winkel ist so eigentlich auch näherungsweise ermittelbar.
Nachtrag : Habe für 90 km\h; 9000 u\min und 1m Rumpflänge 6 Umdrehungen ermittelt, die das Modell durchfliegt. Es ist also eher noch steiler als auf dem Bild
Danke Peter !
Heisst das also, du würdest weniger Gewicht im Randbogen und mehr Aerodyn. Mittel einsetzen ?
Noch ein paar Gedanken:
Also das Moment des Dralls muss ja weitestgehend gleich dem Motordrehmoment sein. Ist ja quasi ein Kräftepaar. Eine lineare Anströmung ohne eigenen Drall ist schwierig zu machen und auch nicht notwendig, da der Luftstrahlspeed hinter dem Propeller gleich bleibt, nur die benötigte Motorleistung sinkt. Die Höhe der Kraft ist me. proportional zur Motorleistung. Da Peter ja schon 0,27 Nm ausgerechnet hat, denke ich, dass das Drallmoment sich im Flug auch in etwa da bewegen wird.
Das trifft für ein ausbeschleunigtes System zu, interessant wären noch Wackler durch Lastwechsel. Problematisch sind da z.B. Ecken, da die Geschwindigkeit sinkt und die Abgegebene Motorleistung kurzzeitig steigt.
Da gibt es durch Masseträgheiten sicher kleine Effekte. Ich würde das Gieren aber als größeren Einfluss ansehen.
Viele Grüße,
Sebastian
P.S. Gier-Prüfstand:
Man könnte die Stromaufnahme eines entsprechend bemessenen Servos bei bekannter Last messen. Da kann man dann das Modell drauf befestigen. Evtl. untersetzt, gibt eine stabilere Modellaufhängung und man braucht nicht so grosse Servos.
P.P.S. Andreas - du kannst dir zumindest die Propellerumdrehungen ausrechnen, die das Modell durchfliegt. Dazu brauchst du die Drehzahl, Fluggeschwindigkeit und Länge des Modells. Der Winkel ist so eigentlich auch näherungsweise ermittelbar.
Nachtrag : Habe für 90 km\h; 9000 u\min und 1m Rumpflänge 6 Umdrehungen ermittelt, die das Modell durchfliegt. Es ist also eher noch steiler als auf dem Bild
Differenzmessung?
Differenzmessung?
Hallo Peter,
okay, ich hätte meinen Gedankengang ausführlicher beschreiben müssen.
Ich hatte die Differenzmessung zwischen Zug- und Druckpropeller vorgeschlagen, um so Sachen wie Grösse des SR und Hebelarm aus der Rechnung eliminieren zu können.
Die Hälfte der Differenz der gemessenen Kräfte (bei Zug- und Druckpropeller) sollte doch dann das Giermoment wiedergeben. Oder sehe ich das zu naiv?
Mir ist klar, dass die Zug- oder Druckpropeller nicht ganz identisch sein werden. Aber mich interessiert nicht die absolute Größe der Kräfte sondern mehr die Grössenordnung, mit der wir es zu tun haben. Eine Abschätzung würde völlig ausreichen.
Trotz allem danke ich dir für die Mühe, die du auf dich genommen hast, um uns weitere Daten zu liefern.
Liebe Grüsse
Martin
Differenzmessung?
Hallo Peter,
okay, ich hätte meinen Gedankengang ausführlicher beschreiben müssen.
Ich hatte die Differenzmessung zwischen Zug- und Druckpropeller vorgeschlagen, um so Sachen wie Grösse des SR und Hebelarm aus der Rechnung eliminieren zu können.
Die Hälfte der Differenz der gemessenen Kräfte (bei Zug- und Druckpropeller) sollte doch dann das Giermoment wiedergeben. Oder sehe ich das zu naiv?
Mir ist klar, dass die Zug- oder Druckpropeller nicht ganz identisch sein werden. Aber mich interessiert nicht die absolute Größe der Kräfte sondern mehr die Grössenordnung, mit der wir es zu tun haben. Eine Abschätzung würde völlig ausreichen.
Trotz allem danke ich dir für die Mühe, die du auf dich genommen hast, um uns weitere Daten zu liefern.
Liebe Grüsse
Martin
pylonrazor
User
@ Peter:
@ Sebastian:
@ Martin:
Hier noch ein Hinweis auf außenstehende Mitleser: wenn Elektrofesselflieger von Druck-/Zug- oder Traktor- und Pusherpropellern sprechen, meinen sie rechts und linkslaufende vorn am Modell angebrachte Propeller.
Na denn, immer weiter im Kreis
Andreas
Das Ausschalten von eventuellen Verzügen und Einspannfehlern war nur ein Aspekt, der für den Einsatz einer gleichgerichtet Anströmung spricht. Der Hauptgrund ist die Verwertbarkeit der Ergebnisse für die FFPraxis. Deine Versuchsanordnung bildet nur die Situation am Boden vor dem Start ab. Hat das Modell erst einmal abgehoben und bewegt sich mit 90km/h bzw. 25m/s vorwärts durch die umgebende Luftmasse verändert sich die Situation dramatisch: im Stand wird ein schalltrichterförmiges Gebilde aus Luft vor- und ein Zylinder bzw. sehr steiler Kegelstumpf hinter dem Propeller aus der Umgebung herausgelöst und nach hinten bewegt. Hinter dem Prop bewegt sich nun dieser "Luftkörper" vor allem nach hinten und ein klein wenig rotiert er in Luftschraubendrehrichtung. Im konstanten Horizontalflug jedoch geht dieses Denkmodell nicht mehr. Hier verändert sich die Situation hin zu einer "Luftschraube", die sich ähnlich einer Schraube in der Mutter durch die Luftmasse schraubt, ohne diese wesentlich nach hinten zu beschleunigen und zu verdrehen.
Ich hatte nicht die Richtigkeit deiner Messung angezweifelt. Inzwischen ist mir klar geworden, dass mein "Gefühl" Drehmoment mit Leistung verwechselt hat. Tatsächlich wird nur ein Bruchteil der an die Luft abgegebenen Leistung in Torsion des Strahls umgewandelt. Das meiste geht in die lineare Bewegung. Drehmoment bewirkt nichts ohne Drehzahl, so wie Spannung erst durch Strom zu Leistung wird.
@ Sebastian:
Du hast dir den Denkfehler im Nachtrag davor schon selbst widerlegt: die Schraubenbewegung des Propellers durch die Luftmasse ist nicht dasselbe wie der von ihm erzeugte Drall.
@ Martin:
Meinst du damit die Aufspaltung der Krafteinwirkung auf das Seitenleitwerk in Gier- und Rollmomente?
Hier noch ein Hinweis auf außenstehende Mitleser: wenn Elektrofesselflieger von Druck-/Zug- oder Traktor- und Pusherpropellern sprechen, meinen sie rechts und linkslaufende vorn am Modell angebrachte Propeller.
Na denn, immer weiter im Kreis
Andreas
Rennsemmel
User
Hi Andreas -
Ne - Der Druck im Luftstrom ist nicht konstant. Das Propellerblatt erzeugt an dem Ort wo es ist erhöhten druck. Diese Welle kann natürlich verebben, da sinkt dann aber nur die amplitude.
Die Druckdifferenz kann man an nah an Nuri-Endleisten rotierenden Propellern sogar hören.
Was ist denn für dich der Pfeil auf dem Bild genau ? Ich glaube das müssen wir klären, sonst reden wir aneinender vorbei. Ich denke der Luftstrom ist vom Druckverlauf in etwa wie eine Rotierende Spiralfeder. Die rotiert langsamer als die Propdrehzahl, aber die Druckimpulse des Propellers hast du drin.
Dan muss man aber doch eigentlich finden - wurde doch garantiert alles schon einmal für die bemannte Luftfahrt vermessen.
Grüße !
P.S.:
Das Moment wird im Horizontalflug ja weniger, hat Peter schon geschrieben - Das liegt daran, das weniger Leistung an die Luft abgegeben wird, da der Prop schon angeströmt wird.
Deshalb sinkt auch das Motordrehmoment. Die Strömungsgeschwindigkeit bleibt aber m.e. gleich.
Ne - Der Druck im Luftstrom ist nicht konstant. Das Propellerblatt erzeugt an dem Ort wo es ist erhöhten druck. Diese Welle kann natürlich verebben, da sinkt dann aber nur die amplitude.
Die Druckdifferenz kann man an nah an Nuri-Endleisten rotierenden Propellern sogar hören.
Was ist denn für dich der Pfeil auf dem Bild genau ? Ich glaube das müssen wir klären, sonst reden wir aneinender vorbei. Ich denke der Luftstrom ist vom Druckverlauf in etwa wie eine Rotierende Spiralfeder. Die rotiert langsamer als die Propdrehzahl, aber die Druckimpulse des Propellers hast du drin.
Dan muss man aber doch eigentlich finden - wurde doch garantiert alles schon einmal für die bemannte Luftfahrt vermessen.
Grüße !
P.S.:
Wenn du die Strömungsgeschwindigkeit Relativ zum Modell misst, ist es egal ob das Modell sich bewegt oder die Luft steht oder die Luft sich bewegt und das Modell steht.
Das Moment wird im Horizontalflug ja weniger, hat Peter schon geschrieben - Das liegt daran, das weniger Leistung an die Luft abgegeben wird, da der Prop schon angeströmt wird.
Deshalb sinkt auch das Motordrehmoment. Die Strömungsgeschwindigkeit bleibt aber m.e. gleich.
Im Horizontalflug registriert die Aufzeichnung der Motor-EIngangsleistung bei meinem "My Way" 500 Watt "Power Out". Bei einem angenommenen WIrkungsgrad des Motors von 75% bleiben so 375 Watt als mechanische Leistung am mit 9'100 U/min drehenden Propeller. Dies ergibt ein Drehmoment von 0.39 Nm.
Dabei liegt der Flügel exakt horizontal. Dies bei einem Leinen-Ausgleichsgewichtsfaktor von 0.5, bzw 20 Gr. und nur geringfügig grösserer Spannweite des inneren Flügels. Da zudem beide Flaps exakt neutral ausgerichtet sind, ist anzunehmen, dass in dieser Situation das Propeller Drallmoment auch bei ca. 0.4 Nm liege dürfte.
Anders stellt sich die Situation beim Messerflug über Kopf dar. Dabei steigen die mechanische Leisitung am Propeller auf 525 Watt (bei gleichbleibender Drehzahl) und das Motordrehmoment auf 0.55 Nm. Die ergibt, bei gleichem Drallmomet von 0.4 Nm, ein Netto-Rollmoment von ca. 0.15 Nm.
An dieser Stelle gilt es zu berücksichtigen, dass bei unseren Modellen die Rollmomente durch ein vom Leinenzug, der Höhe der Leadouts über dem Schwerpunkt und der halben Spannweite abhängiges Gegenmoment bis zu einem gewissen Grad kompensiert werden. Dies erklärt, weswegen wir bei einem sonst sauber ausgetrimmten Flugzeug mit durch Motor- bzw. Drallmomente hervorgerufenen Rollbewegungen in der Regel keine grösseren Probleme haben.
Peter
pylonrazor
User
Hallo Basti,
...ich hatte auch nicht behauptet, dass der Druck überall konstant ist. In unmittelbarer Nähe des Props (n=0,5Ø) kann man das Knallen an der Kante noch hören, danach werden die Druckwellen zunehmend weicher.
Welchen der 7 Pfeile meinst du? Ich vermute mal, den Korkenzieher. Diese Linie stellt einen Punkt auf der vom Propeller nach hinten gedrückten Luftwalze dar. Wäre die Drehung der Luftmasse relativ zur Linearbewegung so stark, wie gezeichnet, würde mindestens ein Drittel der Leistung in Drehbewegung umgesetzt werden. Der Wirkungsgrad des Props läge also bei höchstens 50%. Wie bei einem Speeder vor dem Start.
Druckimpulse halte ich hier für unerheblich, weil sie keine großen Kräfte erzeugen. Bewegte Luftmassen haben da ein anderes Kaliber.
Vielleicht hilft das hier weiter:
https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-642-34539-5
Besonders Kapitel 17. Das kann man sogar einzeln kaufen.
Zu deinem p.s.:
Verbrenner: stumpfsinnig vor sich hinkrajohlenden Wärmeenergiemaschinen, die einer ganzen Reihe von automatischen Regelkreisen unterliegen. Luftsauerstoff, Methanol, und etwas Zündenergie. Mehr brauchts nicht. Einmal gestartet, laufen sie munter weiter und geben Bewegungsenergie an das Flugzeug ab. Produzieren immer die gleiche Leistung. Ist der Widerstand klein wird das Modell schneller oder steigt, ist er groß, wird es langsamer oder sinkt.
Am Boden vor dem Start wird diese ganze Energie dafür aufgewendet, einen Luftzylinder innerhalb der Gesamtluftmasse nach hinten zu befördern. Fliegen tut hier gar nichts: der Wirkungsgrad ist 0% oder 100% Verlust.
Im Flug sind die Aufgaben des Props völlig andere: er muss den Luftwiderstand der hinten angehängten aerodynamischen Elemente überwinden (Flügel, Rumpf, Fahrwerk, Leitwerk), muss sie durch die Luftmasse ziehen. Natürlich wird er nun von vorn bereits angeströmt. Deshalb arbeitet er jetzt auch mit einem besseren Wirkungsgrad. Er schraubt sich mit ca. 10% Schlupf durch die Luft. Die Verluste sind nun also von 100% auf 10% gesunken. Deshalb können wir annehmen, dass auch der Einfluss des Dralls auf 10% gesunken ist.
Wie schon vorn angeregt: Messen wäre schön und brächte Klarheit.
Gruß Andreas
p.s.
"das Motorgegendrehmoment wird im Flug kleiner"
Dies gilt natürlich für Verbrenner nicht. Wie schon die Leistungsabgabe, bleibt es immer gleich. Nur der Drall und sein Einfluss wird im Flug kleiner.
...ich hatte auch nicht behauptet, dass der Druck überall konstant ist. In unmittelbarer Nähe des Props (n=0,5Ø) kann man das Knallen an der Kante noch hören, danach werden die Druckwellen zunehmend weicher.
Welchen der 7 Pfeile meinst du? Ich vermute mal, den Korkenzieher. Diese Linie stellt einen Punkt auf der vom Propeller nach hinten gedrückten Luftwalze dar. Wäre die Drehung der Luftmasse relativ zur Linearbewegung so stark, wie gezeichnet, würde mindestens ein Drittel der Leistung in Drehbewegung umgesetzt werden. Der Wirkungsgrad des Props läge also bei höchstens 50%. Wie bei einem Speeder vor dem Start.
Druckimpulse halte ich hier für unerheblich, weil sie keine großen Kräfte erzeugen. Bewegte Luftmassen haben da ein anderes Kaliber.
Vielleicht hilft das hier weiter:
https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-642-34539-5
Besonders Kapitel 17. Das kann man sogar einzeln kaufen.
Zu deinem p.s.:
Ich versuche es mal anders: Vergiss die Elektrolurche mit ihren Governor Mode Reglern zunächst mal. Das ist extra kompliziert - dat kriege ma später!
Verbrenner: stumpfsinnig vor sich hinkrajohlenden Wärmeenergiemaschinen, die einer ganzen Reihe von automatischen Regelkreisen unterliegen. Luftsauerstoff, Methanol, und etwas Zündenergie. Mehr brauchts nicht. Einmal gestartet, laufen sie munter weiter und geben Bewegungsenergie an das Flugzeug ab. Produzieren immer die gleiche Leistung. Ist der Widerstand klein wird das Modell schneller oder steigt, ist er groß, wird es langsamer oder sinkt.
Am Boden vor dem Start wird diese ganze Energie dafür aufgewendet, einen Luftzylinder innerhalb der Gesamtluftmasse nach hinten zu befördern. Fliegen tut hier gar nichts: der Wirkungsgrad ist 0% oder 100% Verlust.
Im Flug sind die Aufgaben des Props völlig andere: er muss den Luftwiderstand der hinten angehängten aerodynamischen Elemente überwinden (Flügel, Rumpf, Fahrwerk, Leitwerk), muss sie durch die Luftmasse ziehen. Natürlich wird er nun von vorn bereits angeströmt. Deshalb arbeitet er jetzt auch mit einem besseren Wirkungsgrad. Er schraubt sich mit ca. 10% Schlupf durch die Luft. Die Verluste sind nun also von 100% auf 10% gesunken. Deshalb können wir annehmen, dass auch der Einfluss des Dralls auf 10% gesunken ist.
Wie schon vorn angeregt: Messen wäre schön und brächte Klarheit.
Gruß Andreas
p.s.
"das Motorgegendrehmoment wird im Flug kleiner"
Dies gilt natürlich für Verbrenner nicht. Wie schon die Leistungsabgabe, bleibt es immer gleich. Nur der Drall und sein Einfluss wird im Flug kleiner.
Rennsemmel
User
Hallo !
Andreas, leider fällt bei den meisten V-Motoren auch das Drehmoment bei Steigender Drehzahl :
Hier mal ein Test vom ST G60 Bluehead von sceptreflight.com:
Die Leistung steigt, aber nicht das Drehmoment - Auch der ST G60 holt seine Power über die Drehzahl, wie alle kleinen Zweitakter. Das Maximale Drehmoment ist meistens irgendwo ziemlich weit unten im Drehzahlband, bei manchen Motoren fällt es nur flacher ab. Deshalb knicken die V-Motoren auch stärker mit der Drehzahl ein, der E-Motor kann einfach nachschieben, vorrausgesetzt er ist stark genug dimensioniert.
Ich bin auch weiterhin der Meinung, dass der 4-2-4 Break eine Drehmomentsache ist und die Drehzahl durchaus auch fallen kann während des Zweitaktens.
Zur Propellertheorie gibt es bei rc-Network den Klassiker von Helmut Schenk:
http://www.rc-network.de/magazin/artikel_02/art_02-0037/Standschub.pdf
Da wird der Drallverlust am Prop mit 5% Angegeben.
Ist aber sonst auch ein Schönes Dokument - er sieht den Prop eher wie eine rotierende Tragfläche.
Ich frag mich auch, wo/wie der Drall eigentlich entsteht.
@Peter
Kannst du beim einfliegen in den Messerflug beobachten, dass das Modell die Aussenfläche Hebt (bei Rechtslaufenden Prop) ? Die Motorregelung kann ja verm. schneller Leistung reinschieben als der Flieger reagiert. ansonsten sind 0,15 Nm auf 760mm ja auch nur 0,114 N also ~11g am Randbogen die kurzzeitig lasten.
Viele Grüße,
Sebastian
Andreas, leider fällt bei den meisten V-Motoren auch das Drehmoment bei Steigender Drehzahl :
Hier mal ein Test vom ST G60 Bluehead von sceptreflight.com:
Die Leistung steigt, aber nicht das Drehmoment - Auch der ST G60 holt seine Power über die Drehzahl, wie alle kleinen Zweitakter. Das Maximale Drehmoment ist meistens irgendwo ziemlich weit unten im Drehzahlband, bei manchen Motoren fällt es nur flacher ab. Deshalb knicken die V-Motoren auch stärker mit der Drehzahl ein, der E-Motor kann einfach nachschieben, vorrausgesetzt er ist stark genug dimensioniert.
Ich bin auch weiterhin der Meinung, dass der 4-2-4 Break eine Drehmomentsache ist und die Drehzahl durchaus auch fallen kann während des Zweitaktens.
Zur Propellertheorie gibt es bei rc-Network den Klassiker von Helmut Schenk:
http://www.rc-network.de/magazin/artikel_02/art_02-0037/Standschub.pdf
Da wird der Drallverlust am Prop mit 5% Angegeben.
Ist aber sonst auch ein Schönes Dokument - er sieht den Prop eher wie eine rotierende Tragfläche.
Ich frag mich auch, wo/wie der Drall eigentlich entsteht.
@Peter
Kannst du beim einfliegen in den Messerflug beobachten, dass das Modell die Aussenfläche Hebt (bei Rechtslaufenden Prop) ? Die Motorregelung kann ja verm. schneller Leistung reinschieben als der Flieger reagiert. ansonsten sind 0,15 Nm auf 760mm ja auch nur 0,114 N also ~11g am Randbogen die kurzzeitig lasten.
Viele Grüße,
Sebastian
pylonrazor
User
Dieser spezielle Sonderfall ist ähnlich verkomplizierend, wie die besonderen Effekte des Nachregelns bei den E-Motoren. Es geht hier nur um ein Drehzahlbereich von 2000 revs (8500-10500, ST60) Diese Schwankungen sind für die Grundsatzüberlegungen erstmal unerheblich, lenkt also hier nur ab.
Diese Abhandlung ist sehr nützlich – für Heliflieger.
Der Helirotor ist tatsächlich dichter an einem Tragflügel als an einem Propeller.
Für uns können wir nur das Sub-Thema Standschub übernehmen.
Für das Verständnis der Unterschiede zwischen Stand- und Flugbetrieb hilft es wenig.
Noch so ein Mythos. Ich verwende diesen griffigen Begriff gelegentlich selbst, hier wollen wir aber etwas präziser diskutieren. Es gibt keinen 4-2-4 Taktsprung! Was viele für 4-Taktbetrieb halten ist nur ein Arbeitsbereich unterhalb der inneren Spülungsresonanz: dem 2-Takt-Sprung. RD 350 Fahrer kennen das. 2-Takter können nur 2-Takt - bei jeder Drehzahl.
Diese Diskussion sollten wir aber nicht hier führen; da koppeln wir besser ein SpinOff aus.
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Andreas
Rennsemmel
User
Jaja, der ST60 ist im Fesselflug ein Sonderfall 
Ist ja nur Der Motor schlechthin und seit Jahrzehnten eingesetzt..
Pass ma uff, Freundchen..
Jeder kleine Zweitakter bis so ca. 10-15ccm hat sein max Drehmoment fernab und weit unter der Drehzahl der maximalen Leistung.
Die Touren nur auf weil sie angeströmt werden in der Luft, bzw. das benötigte Drehmoment in der Luft sinkt wg. Anströmung.
Das ist das Problem überhaupt an den V-Motoren - Leistung ohne ende aber leider nur mit Zahnstocher als Propeller.
Grüße!
Nochmal P.S.:
Der E-Motor mit Governor-Mode ist ein Traum zum erfassen der Meßdaten - Man kann genau sehen, in welchem Flugzustand das Modell welche Leistung braucht. Beim V-Motor Bricht da einfach die Drehzahl zusammen. Die Rückschlüsse sind mithilfe des E-Antriebs einfacher zu ziehen und auch auf den V übertragbar.
Was mich noch interessieren würde - Mal verschiedene Steigungen und Drehzahlen zu messen. Wird bei Höherer Steigung das Drallmoment höher oder niedriger ? Ist da salles Proportional zueinander ? Ist der Drall überhaupt so Relevant (ich meine, hau 5-10g mehr in den Randbogen und gut ist es, jede Windböe hat größere Auswirkungen ) Ich würd den Drall Drall sein lassen und wirklich mehr zum Gieren schauen, ob man da noch etwas mehr in den Griff bekommt...
Ist ja nur Der Motor schlechthin und seit Jahrzehnten eingesetzt..
Pass ma uff, Freundchen..
Jeder kleine Zweitakter bis so ca. 10-15ccm hat sein max Drehmoment fernab und weit unter der Drehzahl der maximalen Leistung.
Die Touren nur auf weil sie angeströmt werden in der Luft, bzw. das benötigte Drehmoment in der Luft sinkt wg. Anströmung.
Das ist das Problem überhaupt an den V-Motoren - Leistung ohne ende aber leider nur mit Zahnstocher als Propeller.
Grüße!
Nochmal P.S.:
Der E-Motor mit Governor-Mode ist ein Traum zum erfassen der Meßdaten - Man kann genau sehen, in welchem Flugzustand das Modell welche Leistung braucht. Beim V-Motor Bricht da einfach die Drehzahl zusammen. Die Rückschlüsse sind mithilfe des E-Antriebs einfacher zu ziehen und auch auf den V übertragbar.
Was mich noch interessieren würde - Mal verschiedene Steigungen und Drehzahlen zu messen. Wird bei Höherer Steigung das Drallmoment höher oder niedriger ? Ist da salles Proportional zueinander ? Ist der Drall überhaupt so Relevant (ich meine, hau 5-10g mehr in den Randbogen und gut ist es, jede Windböe hat größere Auswirkungen ) Ich würd den Drall Drall sein lassen und wirklich mehr zum Gieren schauen, ob man da noch etwas mehr in den Griff bekommt...
pylonrazor
User
Gierig aufs Dralle
Gierig aufs Dralle
oder:
viel Drall - viel Gier
Das Giermoment hängt direkt proportional am Drall.
... und weil du gefragt hast:
Der 2. Bestandteil ist im Anstellwinkel begründet. Das Propellerblatt bewegt sich am Boden im Stand mit erheblichem Anstellwinkel durch die Luft. Der durch die verdrängte Luft induzierte Widerstand kann in ein Kräfteparallelogram aufgespalten werden. Der große Vektor schiebt die Luft axial nach hinten, der kleine Vektor im rechten Winkel dreht die Luft auf einer Kreisbahn. Große Steigung und am Boden im Stand macht viel Drall und wenig Schub. Kleine Steigung in der Luft macht wenig Drall und viel Schub. Überlagert ergibt das wieder die Spirale. Einmal eine flache - einmal eine steile.
Gruß Andreas
Gierig aufs Dralle
oder:
viel Drall - viel Gier
Das Giermoment hängt direkt proportional am Drall.
... und weil du gefragt hast:
Ein Teil der Ursache ist unabhängig von der Fluggeschwindigkeit immer gleich groß, aber abhängig von der Blattform, -oberfläche und Drehzahl; die Reibung an der Oberfläche. Hier wird ähnlich wie am Rührstock im Farbeimer immer etwas vom Umgebungsmaterial (bei uns Luft) vom Propeller im Kreis mitgezogen.
Der 2. Bestandteil ist im Anstellwinkel begründet. Das Propellerblatt bewegt sich am Boden im Stand mit erheblichem Anstellwinkel durch die Luft. Der durch die verdrängte Luft induzierte Widerstand kann in ein Kräfteparallelogram aufgespalten werden. Der große Vektor schiebt die Luft axial nach hinten, der kleine Vektor im rechten Winkel dreht die Luft auf einer Kreisbahn. Große Steigung und am Boden im Stand macht viel Drall und wenig Schub. Kleine Steigung in der Luft macht wenig Drall und viel Schub. Überlagert ergibt das wieder die Spirale. Einmal eine flache - einmal eine steile.
Gruß Andreas
Rennsemmel
User
Na, das gieren ist aber stärker als das Drallmoment, da der Gegenspieler Motordrehmoment fehlt. Dafür ist die Fläche aber nur ein Bruchteil.
Ob die veränderte Prop-Steigung bei gleicher Leistung nicht nur die Steigung der Druckspirale ändert wäre auch zu messen.
Meineserachtens ist der Drall primär Drehzahl- und Propdurchmesserabhängig.
Viele Grüße,
Sebastian
Ob die veränderte Prop-Steigung bei gleicher Leistung nicht nur die Steigung der Druckspirale ändert wäre auch zu messen.
Meineserachtens ist der Drall primär Drehzahl- und Propdurchmesserabhängig.
Viele Grüße,
Sebastian
Nein, kann ich nicht feststellen. Je nach Einstellung des "Gain" erhöht der Castle Edge 75 danach im Steigflug Leistung innerhalb von ca. 1 sec um den Faktor 1.5.
Im gleichen Moment wird zudem das Präzessionsmoment des Propüellers von ca. 0.5 Nm (je nach Radius der Kurve) durch das gekoppelte Seitenruder ausgeglichen.
Rennsemmel
User
Hallo !
@Peter
Danke sehr für die Info. Du hast ja schon gechrieben - normalerweise hat man damit kein Problem. Ich nehme für mich da jetzt mit - Drallmoment kann man bei schlecht getrimmten Modellen zwar spüren, ist aber eigentlich kein Problem.
Das Gieren ist für mich ein weiteres PRO für Pusher/Linksläufer-Propeller, da man durch das Gieren beim Start dann eher nach Kreisaußen Fährt. Danke für deine Mühen !
@Andreas -
Ich glaube, ich hab ein ganz brauchbares Modell für mich gefunden -
Ist so ähnlich wie deins. Den Propreibungswiderstand sehe ich aber nicht als Hauptfaktor an, da der ja Widerstand bei der Auftriebbserzeugung am Propellerblatt ist (Dein Rührer). Also wir haben ja nun rausgefunden, dass Peters Modell im Flug im Propwash von 6 Umdrehungen liegt. Der Druckanstieg in der spiralförmigen Druckwelle hat ja ein Berg und ein Tal - Die Luftteilchen werden sich natürlich immer richtung niedrigen Druck bewegen, also auch die vom Rührer - Da bleibt dan eigentlich nur ein bisschen was an der Blattspitze über, was a la Radialgebläse rausgehauen wird, das dürfte aber Energetisch auch so wenig eine Rolle Spielen, das es einfach von der Hauptströmungsrichtung mitgerissen wird - Die Hauptströmungsrichtung im Propstrahl ist also in etwa winklig zur Spiralförmigen Lauffläche des Propellerblattes. Da läuft die Luft - wie du ja auch schon geschrieben hast - halt nicht gerade nach hinten raus. Denn die Teilchen wollen ja auch in den bereich mit dem niedrigen Druck - Ausserdem sind Wellen ja vor allem Teilchen die andere Anstoßen - also auch da die Ablenkung. Der Prop Hat ja nun blöderwise ein Zentrum um das er sich dreht - da vermischen sich dann die Richtungen, genau so, wie auch die Teilchen von der Hauptrichtung wieder immer mehr abgelenkt werden. Deshalb merkt man auch 2m hinter dem Modell nichts mehr von irgendwelchem Drall, das wurde einfach alles mitgerissen.
Ist also eher Massespezifisch.
Wo ich mir sicher bin:
Mehr Durchmesser - mehr Drallmoment
Mehr Drehzahl - mehr Drallmoment
Wo ich mir mittelmäßig sicher bin (könnte so sein)
Langer Abstand Propeller-SLW hilft Gier-Effekte zu mindern (stärkere Durchmischung)
Mit der Steigung bin ich mir unsicher, denn der Winkel ist zwar ein bisschen Steiler, aber das spielt eigentlich keine Rolle. Die geförderte Luftmenge bei gleicher Drehzahl und Propdurchmesser steigt etwas, Aber das Niederdruckfeld wird auch breiter und du hast auch mehr Masse die den Strahl wieder Richten kann. In der Realität hast du wg. begrenzter Leistung bei höherer Steigung einen kleineren Propdurchmesser oder geringere Drehzahl, das geht beides Quadratisch ein, Steigung ja nur Linear. Wie schon gesagt ich weiss es nicht genau. Meine Beobachtung ist, dass Speedmodelle mit hoher Steigung eher weniger Probleme mit Drall haben als Kunstflieger. Aktuell würde ich also eher sagen, die Steigung ist für den Drall erstmal egal. Wie schon gesagt - im Schenk-Skript steht, die Drallverluste sind ca. 5% der Propellerverluste. Wenn du also einen Prop mit 90% Wirkungsgrad hast ist der Drall in etwa 0,5 % der Gesamtleistung. (für mich heisst das - es gibt andere Baustellen, wo man mehr rausholen kann- ganz weg bekommst du den Drall Systembedingt eh nicht, wenn du die um sagenhafte 10% optimierst, hast du 0,05% gewonnen..Das klingt für mich nach P51 Kühler, der zusätzlichen Schub erzeugen soll)
Viele Grüße,
Sebastian
@Peter
Danke sehr für die Info. Du hast ja schon gechrieben - normalerweise hat man damit kein Problem. Ich nehme für mich da jetzt mit - Drallmoment kann man bei schlecht getrimmten Modellen zwar spüren, ist aber eigentlich kein Problem.
Das Gieren ist für mich ein weiteres PRO für Pusher/Linksläufer-Propeller, da man durch das Gieren beim Start dann eher nach Kreisaußen Fährt. Danke für deine Mühen !
@Andreas -
Ich glaube, ich hab ein ganz brauchbares Modell für mich gefunden -
Ist so ähnlich wie deins. Den Propreibungswiderstand sehe ich aber nicht als Hauptfaktor an, da der ja Widerstand bei der Auftriebbserzeugung am Propellerblatt ist (Dein Rührer). Also wir haben ja nun rausgefunden, dass Peters Modell im Flug im Propwash von 6 Umdrehungen liegt. Der Druckanstieg in der spiralförmigen Druckwelle hat ja ein Berg und ein Tal - Die Luftteilchen werden sich natürlich immer richtung niedrigen Druck bewegen, also auch die vom Rührer - Da bleibt dan eigentlich nur ein bisschen was an der Blattspitze über, was a la Radialgebläse rausgehauen wird, das dürfte aber Energetisch auch so wenig eine Rolle Spielen, das es einfach von der Hauptströmungsrichtung mitgerissen wird - Die Hauptströmungsrichtung im Propstrahl ist also in etwa winklig zur Spiralförmigen Lauffläche des Propellerblattes. Da läuft die Luft - wie du ja auch schon geschrieben hast - halt nicht gerade nach hinten raus. Denn die Teilchen wollen ja auch in den bereich mit dem niedrigen Druck - Ausserdem sind Wellen ja vor allem Teilchen die andere Anstoßen - also auch da die Ablenkung. Der Prop Hat ja nun blöderwise ein Zentrum um das er sich dreht - da vermischen sich dann die Richtungen, genau so, wie auch die Teilchen von der Hauptrichtung wieder immer mehr abgelenkt werden. Deshalb merkt man auch 2m hinter dem Modell nichts mehr von irgendwelchem Drall, das wurde einfach alles mitgerissen.
Ist also eher Massespezifisch.
Wo ich mir sicher bin:
Mehr Durchmesser - mehr Drallmoment
Mehr Drehzahl - mehr Drallmoment
Wo ich mir mittelmäßig sicher bin (könnte so sein)
Langer Abstand Propeller-SLW hilft Gier-Effekte zu mindern (stärkere Durchmischung)
Mit der Steigung bin ich mir unsicher, denn der Winkel ist zwar ein bisschen Steiler, aber das spielt eigentlich keine Rolle. Die geförderte Luftmenge bei gleicher Drehzahl und Propdurchmesser steigt etwas, Aber das Niederdruckfeld wird auch breiter und du hast auch mehr Masse die den Strahl wieder Richten kann. In der Realität hast du wg. begrenzter Leistung bei höherer Steigung einen kleineren Propdurchmesser oder geringere Drehzahl, das geht beides Quadratisch ein, Steigung ja nur Linear. Wie schon gesagt ich weiss es nicht genau. Meine Beobachtung ist, dass Speedmodelle mit hoher Steigung eher weniger Probleme mit Drall haben als Kunstflieger. Aktuell würde ich also eher sagen, die Steigung ist für den Drall erstmal egal. Wie schon gesagt - im Schenk-Skript steht, die Drallverluste sind ca. 5% der Propellerverluste. Wenn du also einen Prop mit 90% Wirkungsgrad hast ist der Drall in etwa 0,5 % der Gesamtleistung. (für mich heisst das - es gibt andere Baustellen, wo man mehr rausholen kann- ganz weg bekommst du den Drall Systembedingt eh nicht, wenn du die um sagenhafte 10% optimierst, hast du 0,05% gewonnen..Das klingt für mich nach P51 Kühler, der zusätzlichen Schub erzeugen soll)
Viele Grüße,
Sebastian
pylonrazor
User
So, mir reicht's jetzt, ich bin raus!
So, mir reicht's jetzt, ich bin raus!
@ Sebastian:
Jetzt gleitest du endgültig in den physikalischen Okkultismus ab. Auf dem Niveau von Glaube, Hoffnung und Vermutung diskutiere ich nicht länger über wissenschaftliche Sachverhalte.
@ Peter:
Es war ein Versuch, aber wie befürchtet, hat das öffentlich keinen Zweck. Dann doch lieber wieder privat.
...uuuuuund Tschüss
Andreas
So, mir reicht's jetzt, ich bin raus!
@ Sebastian:
Jetzt gleitest du endgültig in den physikalischen Okkultismus ab. Auf dem Niveau von Glaube, Hoffnung und Vermutung diskutiere ich nicht länger über wissenschaftliche Sachverhalte.
@ Peter:
Es war ein Versuch, aber wie befürchtet, hat das öffentlich keinen Zweck. Dann doch lieber wieder privat.
...uuuuuund Tschüss
Andreas
Rennsemmel
User
Hallo Andreas !
Was ist denn ? Man hat immer erst ein Modell eines Sachverhaltes und belegt das dann mit Messungen.(Was ja auch mal nicht klappt
)
Ich find das wesentlich plausibler als zwei in sich verschachtelte rotierende Luftmassen.
Der Reibungswiderstand ist einfach Reibung, da geht erstmal gar nichts in irgendeine Richtung.
Luft ist auch deutlich niedrigviskoser als das was im Rühreimer umgerührt wird und der Prop hat auf keine 90 Grad Steigung.
Wir haben jetzt beide unsere Modelle - so lange nicht weiter gemessen wird ist deine Erklärung auch dem Reich des Glaubens zuzuordnen.
Mir ist das aber gemessen an dem, was der Erkenntnisgewinn ist, momentan einfach zu viel Aufwand, da reichen Peters Messungen völlig.
Viele Grüße,
Sebastian
P.S.: Hast du dir mal ein Paar Leistungs\Drehmomentdiagramme angesehen ?
P.P.S: Das mit dem 4-2-4 fänd ich interessanter
Was ist denn ? Man hat immer erst ein Modell eines Sachverhaltes und belegt das dann mit Messungen.(Was ja auch mal nicht klappt
)Ich find das wesentlich plausibler als zwei in sich verschachtelte rotierende Luftmassen.
Der Reibungswiderstand ist einfach Reibung, da geht erstmal gar nichts in irgendeine Richtung.
Luft ist auch deutlich niedrigviskoser als das was im Rühreimer umgerührt wird und der Prop hat auf keine 90 Grad Steigung.
Wir haben jetzt beide unsere Modelle - so lange nicht weiter gemessen wird ist deine Erklärung auch dem Reich des Glaubens zuzuordnen.
Mir ist das aber gemessen an dem, was der Erkenntnisgewinn ist, momentan einfach zu viel Aufwand, da reichen Peters Messungen völlig.
Viele Grüße,
Sebastian
P.S.: Hast du dir mal ein Paar Leistungs\Drehmomentdiagramme angesehen ?
P.P.S: Das mit dem 4-2-4 fänd ich interessanter