Quelle zu Propellerberechnungen gesucht

[Gewitterflieger]

Hallo im Forum,
ich will für ein paar Projekte einige Berechnungen zur Propellern durchführen. Dazu benötige ich eine wissenschaftliche Quelle, die grundlegende Formeln zur Propellerberechnung hergibt.

Im Moment suche ich speziell nach einer Quelle, die die eine Formel zur Strahlgeschwindigkeit der Luftschraube beinhaltet. Irgendwoher habe ich noch im Hinterkopf, dass die Strahlgeschwindigkeit einfach die Steigung mal Drehzahl ist. Jedoch gibt es dann ja auch noch den Schlupf, Wirkungsgrad und Verluste, welche, sofern das überhaupt stimmt, dort noch nicht berücksichtigt sind.

Ich habe schon in einigen Helikopterbüchern gesucht (z.B. Grundlagen der Hubschrauberaerodynamik). Diese hatten jedoch keine Formel, die drehzahlabhängig ist. Onlinedokumente wie "Propeller - das unverstandene Wesen" konnten mir da bisher auch nicht helfen

Ich bin mir sicher, hier gibt es ein paar Spezialisten, die mir ein paar Quellen nennen können.

 

[Gast_3969]

Hepperle, siehe
https://www.mh-aerotools.de/airfoils/propuls1.htm

Fachliteratur, Formeln etc. werden genannt, erläutert etc.

Einarbeitung sinnvoll.

 

[Gewitterflieger]

Danke aber wo stehen da die Quellen? Z.b.

several older NACA reports and some publications from model magazines have been examined.

welche?

 

[Christian Lucas]

Hi,
mal im Nachbarforum nach Helmut Schenk suchen und das Propellerprogram laden . Helmut ist auch dort unterwegs und kann Dir sicherlich einige Tips zu Propellern geben . http://www.rclineforum.de/forum/boa...mut-schenk/?highlight=Helmut+Schenk+Propeller .

Wenn es was Senkrechtsteigendes sein soll alla Heli hilft dir vielleicht diese Doktorarbeit von Schaffrot, https://www.research-collection.ethz.ch/bitstream/handle/20.500.11850/152099/eth-1573-02.pdf . Lohnt sich für jeden mal zu lesen.

Happy Amps Christian

 

[lastdownxxl]

Noch eine Quelle

Noch eine Quelle

Hallo,

noch eine Quelle auch mit Messdaten von Props.

http://m-selig.ae.illinois.edu/props/propDB.html#MAS

Gruss Micha

 

[Konrad Kunik]

Moin gf,

mal hier probieren - http://www.rc-network.de/magazin/artikel_02/art_02-0037/art_02-0037-00.html

 

[Gewitterflieger]

Danke da sind schonmal paar Brauchbare Sachen dabei.

Zu der Strahlgeschwindigkeit nochmal. Auf der Seite von acteuropa habe ich eine Tabelle gefunden, in der die Vortriebsgeschwindigkeit nach Drehzahl mal Steigung berechnet wird, mit dem Hinweis, dass das physikalisch aber nicht richtig ist. Die physikalisch richtige Formel fehlt allerdings. http://www.acteurope.de/html/propellersteigung_vortrieb.html

Das Dokument von Helmut hatte ich schon gelesen. Leider enthält es auch keine drehzahlabhängige Formel für die Strahlgeschwindigkeit. Ich werden den Helmut mal anschreiben.

 

[hul]

wozu brauchst Du die Strahlgeschwindigkeit? Willst Du damit die Fluggeschwindigkeit ausrechnen?

Hans

 

[Gewitterflieger]

Na ja zumindest die Theoretische. Kann schlecht unzählige Props kaufen und am Prüfstand durchmessen. Widerstandsbeiwerte vom Flieger hab ich und Propellerbeiwerte kann ich ja berechnen.

 

[Christian Lucas]

Hi,
Propeller mit 100 % Fortschrittsgrad : Steigung(in Zoll) x Drehzahl (pro Minute) / (12x60) = Speed ( km/h )
8“ x 10000 U/min = 80000 / 720 = 111,11 km/h . Für 80 % Fortschritsgrad anstelle von 720 einfach 820 einsetzen .

In Millimeter geht das auch : Steigung (mm) x U/min /16,666 x (100 - S / 100 ) = Geschwindigkeit km/h
Die 100 - S / 100 sind jetzt der Schlupf in % . Schlupf ist bei 80 % Fortschrittsgrad sind eshalt 20% Schlupf. Das mögen die Aerodynamiker aber nicht.

Happy Amps Christian

 

[Gewitterflieger]

Bis auf den Fortschrittsgrad hatte ich die Formel ja auch schon so. Nur wo her? Ich brauche eine Quelle.

 

[hul]

die Speedflieger rechnen mit Fluggeschwindigkeit = 85% von Strahlgeschwindigkeit.

Wenn Du "genauer" rechnen willst:
Die Widerstandskraft des Flugzeug ist abhängig von der Geschwindigkeit (total drag):

(Quelle: http://www.dinosaurtheory.com/flight_eq.html)

der Antrieb bringt abhängig von der Geschwindigkeit eine Schubkraft (thrust):

(Quelle: Propcalc)

Bei Höchstgeschwindigkeit (horizontal, ohne Aufwind etc) ist Schub gleich Widerstand.

Einige kleinere Erschwernisse:
1. Widerstand des Flugzeugs ist meist nicht bekannt, kann aber näherungsweise berechnet werden mit FLZ Vortex (ungenau, da Profilwiderstand nicht berücksichtigt wird) oder XLFR5 (genauer, mit Profilwiderstand)
2. Propcalc benötigt die Drehzahl des Motors, die aber abhängig ist von der Last (welche abhängt von der Fluggeschwindigkeit) und der Akkuspannung (welche ebenfalls von der Last/Fluggeschwindigkeit abhängt).

Ich hab mir mal ein Excel Sheet gebastelt (auf Excel 2000), dass das alles berechnet:

bin nicht sicher, ob das auf einem modernen Excel noch läuft.
Der Motor ist gemäss Helmut Schenks Theorie modelliert (welche ich hier nicht anhängen kann, weil die Datei zu gross ist).
Propeller Konstanten CT(J) und CP(J) müssen aus Propcalc importiert werden.
Das Makro vereinfacht die diversen Iterationen.

Gruss, Hans
Anhang anzeigen motor and prop.xls

 

[hul]

das interessiert Dich sicher auch.

Gruss, Hans
Anhang anzeigen Helmut Schenk Fortschrittsgrad&Co.pdf

 

[Gewitterflieger]

Danke erst mal an alle. Inzwischen hab ich mich die letzten zwei Monate bis zu einigen Professoren durchtelefoniert und auch der Martin Hepperle sowie einige andere haben mir geanwortet. Das Problem ist wohl die Bestimmung der Beiwerte, die wohl recht schwierig ist. Grundsätzlich sind die Formeln zu Propellerberechnungen Kombinationen aus physikalischen und empirischen Formeln.

Daher lässt sich die Berechnung eines Propellers nicht auf eine einfache Formel, wie z.B. die Strahltheorie nach Bernoulli, reduzieren.

Ich habe das Thema nun erst mal hinten angestellt und werde mich, wenn ich es wieder benötige, auf die bereits vorhandenen Programme beziehen.

 

[UweHD]

Anhang anzeigen 1868389

Interessant.

Bedeutet ein Fortschrittsgrad von 1,0 nun, dass die zu erwartende Strahlgeschwindigkeit sich in dem Fall direkt aus Steigung und Drehzahl ergibt? Oder habe ich da was falsch verstanden?

 

[MarkusN]

Bedeutet ein Fortschrittsgrad von 1,0 nun, dass die zu erwartende Strahlgeschwindigkeit sich in dem Fall direkt aus Steigung und Drehzahl ergibt? Oder habe ich da was falsch verstanden?

In der Praxis wist Du den nicht erreichen. Falls doch, stimmt etwas mit der Steigungdefinition / -Messung nicht. (Ausnahme: Bahnneigungsflug mit aktiv angeströmtem Propeller.)

Edit: Muss das nochmal präzisieren: Im Artikel schreibt H.S. ja, dass der Schub IDR erst bei Fortschrittsgraden etwas über 1 verschwindet. Das kommt daher, dass die Steigung geometrisch definiert ist (auf die Profilsehne bezogen), und ein gewölbtes Blattprofil bei dieser Anströmrichtung bereits Auftrieb liefert.

 

[UweHD]

In der Praxis wist Du den nicht erreichen. Falls doch, stimmt etwas mit der Steigungdefinition / -Messung nicht.

Mir ging es eher um die Begriffsbedeutung. Vielleicht habe ich ja irgendwie missverstanden.

Im pdf wird erwähnt, dass der Fortschrittsgrad irgendwo im Bereich bis 2 angesiedelt sei, bei Modellflug-Props eher <1. Klingt dann ja zumindest plausibel.

 

[MarkusN]

irgendwo im Bereich bis 2 angesiedelt sei

Werte bis 2 annehmen kann, ist die Quintessenz. Das hat mit den Flugzuständen zu tun. Im Sturzflug, oder bei Verstellpropellern auf extrem niedrige Steigung gedreht, kann ein Prop ja auch bremsen. Interessant ist der Teil, wo er betrachtet, wie sich der Schub mit dem Fortschrittsgrad ändert.

 

[hul]

vielleicht verwechselt ihr etwas?

Formel 21: Nullschub bei J*~1.05...1.15H/D, H=Steigung, D=Durchmesser
wenn H/D=2, ist Nullschub bei J=2.1...2.3
wenn H/D=0.6, ist Nullschub bei J=0.63...0.69

Gruss, Hans