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21

Dienstag, 3. Januar 2017, 00:58

Gerhardt, du warst da jetzt eher weniger mit gemeint.
Henseleit TDR II
Align T-Rex 800E Pro

Jeti DS16 Carbon Edition

Elprog Pulsar 3

22

Dienstag, 3. Januar 2017, 10:05

Braucht man mehr Schub, hat man im Wesentlichen drei Möglichkeiten:

- Mehr Rotordurchmesser.
- Mehr Drehzahl.
- Mehr Blätter.

Mehr Rotordurchmesser hat in der Regel den besten Wirkungsgrad, der zusätzliche Schub entsteht mit dem geringsten Mehraufwand an Energie. Nachteilig ist das erhöhte Trägheitsmoment des Rotors (r geht da quadratisch rein), der erhöhte Platzbedarf, bei den Manntragenden die Blattspitzengeschwindigkeit, wenn sie in den Überschallbereich geht.

Mehr Drehzahl ist relativ einfach zu erreichen, der Wirkungsgrad ist aber schlechter als beim größeren Durchmesser. Aufgrund der Fliehkräfte gibt´s strukturelle Grenzen. Generell kann es bei Drehzahl Änderungen zu Resonanzproblemen kommen.

Mehr Blätter bringen mehr Schub auf wenig Raum mit geringem Trägheitsmoment. Die Energiebilanz ist aber ungünstig. Speziell drei Rotorblätter können bei Boden- und Luftresonanzen besonders giftig sein.

Mehrblattsysteme in der manntragenden Fliegerei hat man dort, wo Durchmesser und Drehzahl an der Grenze des Machbaren, des Praktikablen sind. Den Mehrverbrauch muss man dann einfach akzeptieren, ebenso den konstruktiven Mehraufwand.

Die Dreiblatt Modewelle beim RC Trainer Heli kommt aus der extremen 3D Ecke. Da freut man sich über viel Schub und große Wendigkeit, die geringere Flugzeit nimmt man in Kauf.

LG, Philipp

23

Dienstag, 3. Januar 2017, 16:28

@Phil S.
Na ja, sag' ich ja . . .
Ich hatte erst nachher gesehen, dass der Urukay sowohl als Zwei- als auch Dreiblättriger zu haben ist. Somit ist die Frage des TE für mich klar.

@Officejet
Danke! Alles klar ! :-)(-:
Dein Link zu Jan Henseleits Bericht gab äusserst interessante Einblicke.
Diese Leute bewegen sich schon in einem extremen Grenzbereich, man darf allerdings davon ausgehen, dass J.H. weiss, was er tut. Nachahmung ist aber glaub ich nicht zu empfehlen. So bewegen sich bei dem ggstdl. Heli die Blattspitzen schon in einem bedenklichen Bereich, etwa so um die 800 km/h. Jedes Speedmanöver bringt sie in Gefahr. Gleichzeitig zerrt an denselben jedes Teil mit dem ca. 21-fachen seines Gewichtes.
Ich weiss nicht, wie ausgebraten die Messeinrichtungen bei den Blattherstellern sind - hier wurden die Grenzen sichtlich überschritten.

24

Dienstag, 3. Januar 2017, 16:54

Na ja, sag' ich ja . . .

Jo, eh! Wollt quasi nur ein bisserl zusammenfassen.

LG, Philipp

haschenk

RCLine User

Beruf: Dipl. Ing.

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25

Dienstag, 3. Januar 2017, 20:25

Hallo,

nur mal so am Rande:

Beim Übergang von 2 auf 3-Blatt (allgemein von n auf (n+1)-Blatt ) gibt es leistungsmäßig 2 Varianten:
a)
Man fügt ein gleichartiges Blatt hinzu. Dann sinkt (bei gleichbleibendem Schub) der Wirkungsgrad.
b)
Man nimmt 3 gleiche Blätter, die aber eine geringere Blattiefe haben. Und zwar so, daß der gesamte Blatt-Flächeninhalt gleich bleibt wie beim 2-Blatt. Dann bleibt der Wirkungsgrad gleich, oder kann sogar geringfügig steigen. Evtl. Re-Zahl-Effekte mal außen vor gelassen, wie immer im Modellflug.

Der maßgebende Parameter ist die sog. Flächendichte des Rotors. Darunter versteht man das Verhältnis von Blattflächeninhalt mal Blattzahl, dividiert durch den Rotor-Flächeninhalt. Die Flächendichte -immer mit dem griechischen Buchstaben sigma bezeichnet- ist der zweitwichtigste Parameter überhaupt bei einem Rotor. Viele andere Größen des Rotors sind propotional der Flächendichte. Eine ungefähre Hausnummer für die Flächendichte sind ca. 5%, kleiner oder größer (vor allem beim Modell) ist möglich; eine Diskussion darüber würde hier zu weit führen.
Vielleicht dazu mal in ein Fachbuch schauen....

Gruß,
Helmut

Exbird

RCLine User

Wohnort: Wien 5

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26

Dienstag, 3. Januar 2017, 20:45

Das nenne ich mal "deutsche Gründlichkeit" :D

Man fragt nach dem Weg und bekommt gleich den "Bachelor für Verkehrstechnik" :applause: :evil: 8)


:prost:
Ein guter RC-Pilot hat mindestens so viele Landungen wie Starts!

Rudi sagt: "Einmal Futaba, immer Futaba!" Rudi hat wie immer RECHT!!! 8)

27

Dienstag, 3. Januar 2017, 21:27

Vielleicht dazu mal in ein Fachbuch schauen....
Gibt's dazu vielleicht einen Vorschlag (speziell Modellflug betreffend) ?
Bezügl. Diskussion hätt' ich keine Angst - wer kann da schon mithalten . . . ;)
Wäre sowieso eher eine Art Vorlesung - imho stets lesenswert :ok:

28

Dienstag, 3. Januar 2017, 23:57

Ich bin ja schon froh, wenn Helmut mich bei meinen Oma-Erklärungen nicht restlos aufblattelt. Aber wenn er auf so eine reagiert, gibt´s immer etwas zu lernen!

Dann gleich dazu noch Fragen:
- Wie viel Abweichung von den 5% Flächendichte kann man noch als sinnvoll betrachten? Der Airbus A400M z.B. liegt ja da offensichtlich erheblich drüber.
- Kann man von diesen 5% auch ableiten, dass ein 3-Blatt gerade noch im Wirkungsgrad-Bereich eines 2-Blatt liegt, es ab 4-Blatt aber damit abwärts geht?
- Re-Zahl Effekte im Modellflug in diesem Zusammenhang: Hat man da Chancen, dass diese die Sache zum Besseren beeinflussen?

LG, Philipp

29

Mittwoch, 4. Januar 2017, 14:37

OK, kann wieder mal meinen Mund nicht halten . . .
Ich bin ja schon froh, wenn Helmut mich bei meinen Oma-Erklärungen nicht restlos aufblattelt. Aber wenn er auf so eine reagiert, gibt´s immer etwas zu lernen!
Auf deine "Oma-Frage" hast wenigstens die Chance, eine auch für uns evt. verständliche Antwort zu bekommen. Umso mehr ist es schön, dass sich doch so mancher Experte findet, der sich vom Olymp seines Wissens zu uns Sterblichen herabbegibt . . . :ok:
- Wie viel Abweichung von den 5% Flächendichte kann man noch als sinnvoll betrachten? Der Airbus A400M z.B. liegt ja da offensichtlich erheblich drüber.
Äh, hm, das ist aber auch ein Flieger . . . OK, ich weiss, dass du das weisst ! 8)
Ich hab überhaupt da ein bissel ein Problem - die Flächendichte gibt ja quasi nur an, wieviel Prozent der Kreisfläche an Rotorblattfäche zur Verfügung steht. Und wenn's nur die zweitwichtigste Größe ist - welche GRöße ist dann die "erstwichtigste" ?
Es muss ja auch hier ein Äquivalent zu der aus der Flächenfliegerei bekannten "spezifischen Flächenbelastung" geben - kurz: Wieviel Last muss/kann das Blatt heben, umgerechnet auf die Flächeneinheit.
Und wenn ich mich nicht ganz täusche, wird auch die re-Zahl u.A. von der spez. Flächenbelastung beeinflusst.
- Kann man von diesen 5% auch ableiten, dass ein 3-Blatt gerade noch im Wirkungsgrad-Bereich eines 2-Blatt liegt, es ab 4-Blatt aber damit abwärts geht?
Man könnte es ja aber auch so interpretieren, dass beim 4-Blatt wiederum entsprechend der 5% Regel die Blattiefe reduziert wird, ebenso beim 5- bzw. 6-Blatt Rotor.
Ich denke schon, dass jedes zusätzliche Blatt mal zusätzlichen Auftrieb bringt, allerdings mit gewissen Abstrichen.
- Re-Zahl Effekte im Modellflug in diesem Zusammenhang: Hat man da Chancen, dass diese die Sache zum Besseren beeinflussen?
Ich weiss nicht wie weit du dir unter dieser Zahl was vorstellen kannst - wie bei so vielen der "Kenngrößen" . . .
Mir hat das Buch "Aerodynamik des Flugmodells" von F.W.Schmitz sehr geholfen (leider dzt. vergriffen, hab zufällig 1 Exemplar gebraucht auf Amazon gesehen), sowie "Aerodynamik der Motorflugmodelle" von Lnenicka u. Janovec sowie "Flugmodell Aerodynamik" von M. Simons. Alle Bücher beziehen sich auf Flächenmodelle.
Zur Hubschrauber-Aerodynamik gibt's ja einige Bücher, die sich allerdings alle mit den "richtigen" Geräten befassen. Interessant wahrscheinlich allemal . . .
Auf die Schnelle hab ich zwei Manuskripte gefunden die sich mit Modellhelis befassen : Bei Grider sowie Heli-Planet.

Zur Frage :
Betrifft zwar "die Mücken" - aber konkret hab ich ein Beispiel gefunden, woi man sich den Re-Zahl Einfluss nutzbar machte. Vielleicht erinnerst du dich noch an den seligen BLADE mSR . . . Irgendwann später kamen dann die ersten kleinen FBL Helis auf den Markt, z.B. Walkeras V100D01 - nagel mich jetzt bitte nicht auf die Chronologie fest ! Als Antwort (Vermutung!) darauf schickte HH den BLADE mSRx in's Rennen. Und der hatte hochinteressante Rotorblätter : Blattlänge etwa wie beim mSR, Blattiefe jedoch nur ca. zwei Drittel. Und auf der Blattoberseite lief über die ganze Länge auf etwa 40% der Blattiefe eine Störleiste, einige Zehntel hoch, gerade mal sicht- und spürbar.
»GerhardH« hat folgendes Bild angehängt:
  • CIMG3718.JPG

30

Mittwoch, 4. Januar 2017, 16:15

Flächenbelastung hat mit der Re-Zahl nix zu tun, wie ich das verstehe. Dichte und Viskosität des Mediums ist drin, in unserem Fall also weitgehend konstant, und dann die Strömungsgeschwindigkeit und die Profiltiefe. Je kleiner die Zahl wird, umso kritischer, schwieriger handhabbar wird das Turbulenz Verhalten.

Deswegen auch die Frage nach mehr als 3-blättrigen Rotoren. Weil da die Profiltiefe geringer werden muss, um gleiche Flächendichte zu halten, wird auch die Re-Zahl immer kleiner. Wie aufwendig wird dann die Profilgestaltung (siehe Dein Beispiel mSR X) von Modell Heli Rotoren, um nutzloses Verwirbeln von Antriebsenergie zu vermeiden?

Beim A400M hab ich die 8-Blatt Props gemeint. War Dir sicher eh klar, nur der Vollständigkeit halber.

Mit dem Olymp hast auch ganz recht, herab begeben UND für uns verständlich bleiben!

LG, Philipp

31

Mittwoch, 4. Januar 2017, 18:47

Flächenbelastung hat mit der Re-Zahl nix zu tun, wie ich das verstehe.
Da kannst schon recht haben, da schwimm' ich eh hoffnungslos . . .
Mag sein, dass für verschiedene Flächenbelastungen unterschiedliche Re-Zahlen gelten, muss das erst herausfinden oder inzwischen spricht Helmut ein Machtwort :D
. . . um nutzloses Verwirbeln von Antriebsenergie zu vermeiden?
Das ist halt auch so eine Sache, eigentlich haben wir im Modellsektor - im Vergleich zu den Großen - Leistung im Überfluss zur Verfügung.
Zwar nicht wirklich überall, grade bei den Kleinen kann's schon manchmal eng werden.

32

Mittwoch, 4. Januar 2017, 21:44

Das mit dem nutzlos Verwirbeln hatte ich auf den Wirkungsgrad bezogen.

Ich versuche, alle meine Systeme in Richtung leicht mit großen, langsamen Luftschrauben abzustimmen. Das bringt gegenüber den vorgeschlagenen Setups praktisch immer Flugzeit, teilweise recht deutlich. Und wegen der geringen Masse sind deswegen die Flugleistungen nicht viel schlechter.

LG, Philipp

haschenk

RCLine User

Beruf: Dipl. Ing.

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33

Mittwoch, 4. Januar 2017, 23:19

Hallo Gerhard und Phil,

ich möchte euch beiden zustimmen, wenigstens mal im Prinzip ;-) . Aber es fehlt teilweise schon noch was (was keine Schande ist). Propellertheorie ist ein Spezialgebiet, mit dem sogar richtige Aerodynamiker Probleme haben. Die Theorie der "0815"-Propeller ist heute weitgehend bekannt und ausgereizt. Forschung und Anwendung gilt heute fast ausschließlich den "Enden" des Anwendungsspektrums. Damit meine ich zum Einen die Props, die im transsonischen Bereich (Machzahlen am Prop etwa ab 0,75 bis 0,95) große Leistungen (einige 1000 kW) durchsetzen müssen, z.B. die von Phil genannten Props. Zum Andern die Props von UAVs/Drohnen (rel. kleine Abmessungen, Geschwindigkeiten und Leistungen); und dann noch als Sondergebiete die (notwendigerweise hocheffizienten) Props von z.B. Solarfliegern, und auch die Heli-Rotoren (wo es auch wieder vor allem um Machzahl-Effekte geht).

Literatur dazu gibt es sehr viel, aber die "wirklichen" Fachbücher sind dick, sehr teuer und anspruchsvoll an die Leser; die können wir schon mal abhaken. Forschungsberichte (z.B. von Symposien oder Arbeiten an Hochschulen) sind oft (und gerade, wenn's um interessantere Dinge geht) in der Hand von Verlagen, Verbänden usw. ("Wissensverkäufern"), und die sind dann kostenpflichtig... da könnte man leicht hunderte oder tausende Euros loswerden. Für uns bleiben die einführenden Bücher, Master- bzw. Diplomarbeiten, die ins Netz gestellt werden, Bücher/Arbeiten speziell für Modellflieger, u.ä. .Englischkenntisse sind meistens Pflicht; die müssen aber nicht perfekt sein. Wenn sich weltweit Leute (auch Hobbyisten ! ) mit einem Thema beschäftigen, ist halt (mehr oder weniger gutes) Englisch der kleinste Nenner zur Verständigung.

Gerhard (da du Antiquariate erwähnt hast):
Wenn du es wo noch kriegen kannst-
Walter Just, "Einführung in die Aerodynamik und Flugmechanik der Hubschrauber", Verlag Flugtechnik Stuttgart, 1957
Just war Mitarbeiter von Focke und Lehrbeauftragter an der TU Stuttgart; bei dem hab' ich so etwa um 1960 die Hubschrauber-Vorlesung gehört. Das o.e. Buch ist der "Urahn" aller einführenden Heli-Bücher der Nachkriegszeit und war "Vorlage" für manches späteres Buch.... Grundlagen gelten auch heute noch unverändert.

Auch Dieter Schlüter hat davon (streckenweise, unvermeidlich) Gebrauch gemacht. "Hubschrauber ferngesteuert", Neckar-Verlag, diverse aktualisierte Auflagen, ist ein gutes Buch und empfehlenswert, wenn man es wo noch kriegen kann.

Neueren Datums:
Walter Bittner,"Flugmechanik der Hubschrauber", Springer-Verlag, mehrere Auflagen, -z.B. die dritte 2009- kann ich empfehlen. Da fängt's aber schon an, teuer zu werden...

Ganz neu:
https://www.amazon.de/gp/offer-listing/3…&condition=used
Kenne ich aber nur vom "Blick ins Buch" bei Amazon, inhaltsmäßig sicher ok, vielleicht schon etwas zu "hoch", umfangreich nd teuer.

Und dann gibt's auch noch einschlägige Bücher für Modellflieger bei den uns bekannten Verlagen (Neckar-Verlag, vth); einfach mal auf deren Webseiten suchen. Auch Google und Amazon sind unsere Freunde; wichtig ist da immer der richtige Suchbegriff (erfolgreiche Websuche muß man auch erstmal lernen). Diese Bücher kenne ich aber nicht, weil ich sie nicht (mehr) brauche und kaufe.

Von mir u.a. auch hier im Forum:
Propeller-Berechnung (Autor: Helmut Schenk)
Das ist aber nur eine Art Fragment (ein Post von mir, den Frank "sticky" gemacht hat); da fehlt noch Einiges. Aber es geht vor allem um die *Kreisflächenbelastung*, das ist der wichtigste Parameter. Andere Artikel von mir zu Propeller und Rotoren sind im Archiv bei RC-Network.

Ich hänge auch noch 3 kleine Arbeiten von mir unten an. Da kommt aber nur in einem die *Flächendichte* vor (diese bzw. die Blätter insgesamt können mit der einfachen Strahltheorie nicht erfasst werden). Für "mehr" muß man dann die sog."Blattelement-Theorie oder "erweiterte Blattelement-Theorie" anwenden, und da wird's dann schon recht aufwändig. Aber in allen drei habe ich versucht, Grundwissen zu vermitteln.
Dem Programm "PropCalc" von mir und Christian Persson liegt die Blattelement-Theorie zugrunde; damit kann man auch mal "spielen"; aber ohne etwas Einarbeiten geht auch das nicht.
http://www.drivecalc.de/PropCalc/

Ganz grob ( !! ) kann man sagen, daß der Schub eines Props/Rotors proportional der Flächendichte (Blattzahl und/oder Blattiefe) wächst; die Blattelement-Theorie berücksichtigt das aber in der richtigen Weise. Grundsätzlich: So viele Blätter wie zum "Durchsetzen" der Leistung (bei gegebenem Durchmesser und Drehzahl) nötig sind, nicht mehr. Das ist analog zum Flugzeug, da macht man den Tragflügel auch nicht unnötig größer als notwendig, das würde nur mehr Widerstand erzeugen.

Phil,
du hast Recht, im Modell/UAV-Bereich ist die Blattgestaltung (Anzahl, Umriß, Profil....) immer ein Kompromiß zwischen widersprüchlichen Forderungen und Einflüssen. Da muß der Konstrukteur halt sein Handwerk beherrschen...

Wenn du mal im Web recherchierst (ausschließlich in Englisch), findest du Einiges dazu (Manche entdecken da aber auch Dinge, die den "wissenschaftlichen Modellfliegern" längst bekannt sind). Seit dem UAV/Drohnen-Hype ist das ein "Top-Thema". Verallgmeinern kann man davon wenig, außer daß die Blattumströmung "überkritisch" sein muß. Außer durch Blattiefe oder Drehzahl/Geschwindigkeit kann man das auch durch "gezielte Turbulenzerzeugung" bewirken. Turbulatoren sind dazu nicht unbedingt nötig oder sogar schädlich, durch dünne, schwach gewölbte Profile mit kleinem Nasenradius erreicht man das auch; aber diese haben wieder ihre eigenen Problemchen (Torsionsfestigkeit,
Flattern, Werkstoffe, Herstellung....). Bei der Websuche muß das Schlüsselwort "Low Reynolds Number" immer in den Suchbegriffen dabei sein !

Bei der Flächendichte sind ca. 3% die unterste Grenze des noch Machbaren, nach oben kann es bis ca. 12% (und in manchen Fällen noch darüber) gehen; auch da gibt's kein "Kochrezept".

Zum "Stand der Technik" ist die UIUC (Prof. Michael Selig et al., Applied Aerodynamics Group)) eine sehr gute Quelle:
http://www.ae.illinois.edu/m-selig/
Da gibt's u.a. 2 große Datenbanken (Profile, Props), Arbeiten von seinen Studis usw. Einfach mal stöbern...

Im (wirklich) professionellen Bereich ist der Propeller/Rotor-Wirkungsgrad (z.B im Schwebeflug von Helis odder Drohnen) nur einer unter anderen Gesichtspunkten. Klar sollte der möglichst hoch sein. Aber wenn z.B. die "Mission" bei einem Heli wenig Schwebeflug und viel Streckenflug und/oder hohe Geschwindigkeit erfordert, dann kann man den Wirkungsgrad beim Schweben hintenan stellen, und der Rotor sieht anders aus. Der Rotor eines "Kran-Hubschraubers" ist dann wieder ganz anders.
Bei den "Convertiplanes" (Kipprotor, Kippflügler, oder getrennte Hub- und Schuberzeugung usw.) wird's noch komplexer. Da muß man dann ganz gegensätzliche Dinge unter einen Hut bringen, auch bei den Modellen. Aber interessant ist's allemal...

Ich weiß, daß die Modellbauer konkrete und einfache Antworten erwarten. Aber was macht man, wenn die Dinge "nicht so einfach" sind ? Übervereinfachen geht schnell, führt aber oft zu falschen Schlüssen.


Gruß,
Helmut
»haschenk« hat folgende Dateien angehängt:

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »haschenk« (4. Januar 2017, 23:28)


34

Donnerstag, 5. Januar 2017, 12:30

Also da kannst eigentlich nur "Danke" sagen . . .
. . . und dir für die nächste Zeit nicht allzuviel vornehmen ! ;)
Denn dieser Binkel an Information will erst einmal verarbeitet werden ! :ok:
Schon alleine Nebensätze wie "erfolgreiche Websuche will gelernt sein" verraten Praxisbezogenheit . . .
Da ich als Nicht-Akademiker nur mit etwas "Viertelwissen" - welches auch schon zum Großteil verraucht ist - aufwarten kann freut's mich umso mehr, wenn ich mehr mit Gefühl manche Probleme mit wenigstens einem Bissel Erfolg anpacke.
So widme ich mich ja schon lange bei den Kleinen der Suche nach alternativen Rotorblättern unter Scale-Bedingungen, also möglichst schmal, und habe die besten Erfolge mit der "gewölbten Platte" gehabt, nix anderes als beschnittene FP-Rotorblätter, teilweise von Koax-Modellen.

Hier aber auch ein großes Dankeschön an den Admin und alle jene, welche den Verlauf dieses Threads mit Geduld über sich ergehen ließen . . . :hä:
. . . ohne allzugroß zu mekkern ! :prost:
Frage an die "Verwaltung" :
So eine Art "Wissenschaftsecke", "Aerodynamik für Jedermann" oder so ähnlich wär vielleicht eine Anregung ? Ich fürchte, in Ecken wie "Modellflug Allgemein" gehen solch wertvolle Beiträge evt. leicht unter.

35

Donnerstag, 5. Januar 2017, 13:21

Ich melde mich wieder, wenn ich das Thema halbwegs aufgearbeitet habe, also in drei oder vier Jahren. Vielen Dank für die vielen Informationen, Helmut!

Helmut, ich hätte noch eine Frage. Die betrifft zwar den CP Heli Rotor, passt aber nicht wirklich zum Thema hier. Deswegen schicke ich sie Dir als PN, stelle nur das PDF-File dazu hier auch herein, vielleicht will sich´s ja doch jemand anschauen.

LG, Philipp
»Phil S.« hat folgende Datei angehängt:

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