ßbrigens berechnet sich die Kreisflächenbelastung zu (m*g)/(pi*((r1+r2)²-r2²))
wobei m: Masse des Helis, r1: Rotorblattlänge und r2: Abstand zwischen Hauptrotorwelle und Blatthalter ist.
Ich habe mal ein Diagramm erstellt mit fiktiven Werten. Ich vermute fast, dass die Stromaufnahme (Flugzeit) über dem Abflugewicht (Flächenbelastung) ein progressiver Verlauf ist.
Bei größeren Anstellwinkeln ist der Wirkungsgrad bestimmt schlechter...
Wird wohl auf eine Versuchsdurchführung hinaus laufen. Es sei den jemand weiss es so?
letztendlich willst du eine Art Polare aufstellen denk ich.
Berechnen kann man das selbst bei Tragflügeln mit gleichmäßigem Geschwindigkeitsprofil kaum.
Die meisten Polaren werden experimentel bestimmt.
Ein Rotor macht das nicht einfacher.
Linear ist das sicher nicht wobei man es sicher für Abschätzungen im Rahmen annehmen könnte.
Darf man fragen für was du das brauchst?
Man könnte dann vllt spezieller auf die Optimierung eingehen.
Ach so, du willst MTOW/Abfluggewicht gegen Flugzeit auftragen. Das hat wenig mit der Kreisflächenbelastung zu tun, weil die setzt den Schub mit dem Rotorradius ins Verhältnis.
Für das von dir erstellte Diagramm hilft dir die Formel für die induzierte Leistung. Der Schub geht mit der dritten Potenz unter der Wurzel ein, dementsprechend steigt deine Kurve auch mit x^3/2.
ßbrigens berechnet sich die Kreisflächenbelastung zu (m*g)/(pi*((r1+r2)²-r2²))
Ich weiß nicht ob das so ist, aber da ist nichts drin was sich mit der Zeit ändern würde.
Die Formel ist für mich rein statisch ohne eine Komponente, die sich mit der Zeit ändert.
Die Formel von "stubb0rn" hingegen hat eine Leistungskomponente, die sich mit der Zeit ändern kann und sicher auch wird.
Das passt schon so. Ob man jetzt den Rotorkopf mit einberechnet oder rauslässt ist eine Frage der Vereinfachung und bei Modellrotoren ehr irrelevant.
Zeitliche ßnderung ist hier nicht wichtig/nötig, da er ja nur eine Korellation zwischen Gewicht und Flugzeit haben will. Transiente Zustände zu betrachten ist wenig hilfreich. Klar würde ein Verbrenner leichter mit der Zeit, aber das ändert an der Ordnung der Kurve nichts.
Ich weiß nicht ob das so ist, aber da ist nichts drin was sich mit der Zeit ändern würde.
Die Formel ist für mich rein statisch ohne eine Komponente, die sich mit der Zeit ändert.
Das ist soweit korrekt. Aber bei höherer Kreisflächenbelastung ist der Stromverbrauch größer. Dadurch hat man eine geringere Flugzeit...
Es geht auch nicht darum wie man die Kreisflächenbelastung berechnet. Dessen bin ich mir bewusst.
Ach so, du willst MTOW/Abfluggewicht gegen Flugzeit auftragen. Das hat wenig mit der Kreisflächenbelastung zu tun, weil die setzt den Schub mit dem Rotorradius ins Verhältnis.
Für das von dir erstellte Diagramm hilft dir die Formel für die induzierte Leistung. Der Schub geht mit der dritten Potenz unter der Wurzel ein, dementsprechend steigt deine Kurve auch mit x^3/2.
Jede Quelle die ich finde definiert die Kreisflächenbelastung mit Gewicht des Modells / effektive Rotorkreisfläche. Ich lasse mich aber gerne eines besseren belehren.
Im stationären Schwebeflug könnte man Schub/Kreisfläche wegen mir gelten lassen da m*g=T.
letztendlich willst du eine Art Polare aufstellen denk ich.
Berechnen kann man das selbst bei Tragflügeln mit gleichmäßigem Geschwindigkeitsprofil kaum.
Die meisten Polaren werden experimentel bestimmt.
Das ist korrekt.
Ich stehe gerade vor der Entscheidung welche Akkukapazität gekauft wird für meinen 700 Heli.
Daher möchte ich diese Polare für verschiedene Drehzahlen bestimmen um den Gewinn an Flugzeit mit größeren Akkus (mehr Kapazität) abzuschätzen.
Es wird auch berücksichtigt, dass ein geringeres Abfluggewicht eine niedrigerere Drehzahl erordert. Meine bisherigen Recherchen ergeben, dass ein 5Ah 12s Akku nur geringe Vorteile im Vergleich zu 3Ah 12s Akkus bringt in Bezug auf die Flugzeit. Die etwa 0,5kg an Mehrgewicht erhöhen die Kreisflächenbelastung was zu einem erhöhten Strom führt. Wenn man berücksichtigt, dass die großen Akkus deutlich teurer sind und zudem die Mechanik stärker belastet wird und das Laden länger dauert, tendiere ich eher zu deutlich kleineren Akkus. Die Versuchsdurchführung wird das zeigen...
Die E-Komponenten können dann meist auch noch eine Nummer kleiner gewählt werden, was zusäzlich großes Potential für Gewichtsersparnis bzw. Stromersparnis birgt.
Zuletzt geändert von Unrealos; 01.07.2014, 22:18.
so ganz einfach ist das nicht *g* Es gibt verschiedene Faktoren die darüber entscheiden wieviel mehr an Leistung man braucht um zusätzliches Gewicht zu kompensieren.
Fall 1:
Man kompensiert das Mehrgewicht durch mehr Drehzahl bei gleichem Pitch. Der Luftwiderstand der Blätter steigt quadratisch mit der Drehzahl. Entsprechend braucht man (stark vereinfacht) für das doppelte Gewicht die 4fache Leistung.
Fall 2:
Man kompensiert das Mehrgewicht bei gleicher Drehzahl durch mehr Pitch. Das ist der komplizierte Fall... Hier hängt es entscheidend vom Profil der Rotorblätter ab bzw. von den Profilpolaren. Hierbei muss man dann halt in den Polaren nachschauen, welchen Widerstand und welchen Auftriebsbeiwert das Profil bei welchem Anstellwinkel hat. In einem gewissen Bereich der Anstellwinkel steigt der Auftrieb meist deutlich ohne dass der Widerstandsbeiwert sehr deutlich steigt. In diesem Bereich ist der Mehrbedarf an Leistung also geringer als der Zuwachs an Gewicht.
Bei extremeren Anstellwinkeln steigt der Widerstandbeiwert aber meist extrem stark an. Hier wird dann überproportional mehr Leistung benötigt.
Die genauen Werte kann man theoretisch aus den Profilpolaren ermitteln - oder halt experimentell messen. Ist jedenfalls sehr komplex das Thema.
Die Betrachtungen gelten natürlich auch nur für den Schwebeflug. Mehr Gewicht hat aber ja auch andere Auswirkungen (z.B. Massenträgheit) die ggf. zu einem erhöhten Stromverbrauch (ja nach Flugstil) führen.
Wenn es auf hohe Flugzeiten für Rund- und Schwebeflug ankommt, dann sollte man Blätter mit hohem Auftrieb bei geringem (widerstandsarmen) Schwebepitch und möglichst niedriger Drehzahl wählen. Bei geschickter Abstimmung es es erstaunlich, welche Flugzeiten damit erreichbar sind. Mein T-Rex 500 (leicht gestreckt) fliegt so mit 5s3000mAh gut 17 Minuten bei 20% Restkapazität (halbsymmetrische Spinblades, 1100-1200 rpm am Rotor). Mit 5s5000mAh komme ich dann aber nur auf gut 20 Minuten, weil der Pitch dann zu groß wird und die Spinblades nicht mehr ganz so effizient sind.
Wenn es auf hohe Flugzeiten für Rund- und Schwebeflug ankommt, dann sollte man Blätter mit hohem Auftrieb bei geringem (widerstandsarmen) Schwebepitch und möglichst niedriger Drehzahl wählen. Bei geschickter Abstimmung es es erstaunlich, welche Flugzeiten damit erreichbar sind. Mein T-Rex 500 (leicht gestreckt) fliegt so mit 5s3000mAh gut 17 Minuten bei 20% Restkapazität (halbsymmetrische Spinblades, 1100-1200 rpm am Rotor). Mit 5s5000mAh komme ich dann aber nur auf gut 20 Minuten, weil der Pitch dann zu groß wird und die Spinblades nicht mehr ganz so effizient sind.
Sehr interessant was du da schreibst. Wenn Du mit den 5s 5000mAh Akkus fliegst, erhöhst du dann die Drehzahl um das Mehrgewicht zu kompensieren? Wenn nicht, dann könnte man bei der leichteren Konfiguration sogar die Drehzahl noch senken bis gleiche Steigraten erreicht werden!? Wobei dann vielleicht der Pitchwinkel wieder erhöht werden muss, der dann in einen schlechteren Wirkungsgrad-Bereich ist und die Energie-Ersparnis auffrisst.
Welches Gewicht haben die Akkupacks? (450g der Kleine und 660g der Große)
Das sind Schätzwerte. Durch eine große Kapazität steigt natürlich auch immer die Totmasse (Restkapazität) die man mit rumfliegt. Bei deinem großen Akku wären das bei 20% Restkapazität 1Ah und beim kleinen Akku 0,6Ah. Das es sich so krass auswirkt wenn man den Pitchwinkel wenige Grad erhöht ist verrückt. Dann kann es vielleicht passieren, dass durch eine Erhöhung der Drehzahl, längere Flugzeiten erreicht werden können...
Ich werde in den kommenden Tagen einen TDR eines Kollegen mit unterschiedlich schweren Akkus bestücken und die Stromaufnahme im Schwebeflug dokumentieren. Die Polare verrät uns dann genaueres.
Cya
Zuletzt geändert von Unrealos; 02.07.2014, 10:12.
Akkus sind einfache Turnigy bei mir. Die Drehzahl erhöhe ich bei meine 500er nicht. Entsprechend fliege ich mit höherem Pitch, was halt nur begrenzt effizient ist. Anders bräuchte ich zwei Modellspeicher im Sender und würde ständig vergessen umzuschalten *g*
Es kann durchaus sein, dass man mit mehr Drehzahl längere Flugzeiten erreicht. Man muss da einfach das Optimum finden.
Das mit der Restkapazität sehe ich nicht soooo kritisch. Die 5000er fliege ich auch schon mal bis 15% leer - ohne negative Effekte bisher.
Ansonsten wird man tatsächlich nur durch Testreihen herausfinden was optimal ist. Und wenn man andere Blätter montiert, fängt man wieder von Vorne an *g* Aus dem Bauch würde ich die längste Flugzeit beim Anstellwinkel für bestes Gleiten erwarten. Den Punkt kann man aus den Profilpolaren relativ leicht ermitteln. Etwas lästig dabei ist, dass die RE-Zahl am Rotorblatt sehr stark variiert (innen->außen), da die Geschwindigkeit außen ja sehr viel höher als innen ist. Man müsste also das Blatt rechnerisch zumindest in Abschnitte teilen und für jeden Teil den Anstellwinkel für bestes Gleiten ermitteln (oder geschränkte Rotorblätter verwenden) und das dann "mitteln".
Zum Testen würde ich aus dem Heli einen Fixed-Pitch machen bzw. Pitch auf einen Schieber legen und das Gas auf dem Pitchknüppel. Ggf. - um den Test zu beschleunigen mehrere Pitchwinkel auf verschiedene Flugphasen, damit man mit einem Flug schnell und definiert mehrere Pitchwinkel testen kann.
Dann einfach starten und in 2 m Höhe hovern. Flugphase (=Pitchwinkel) und per Telemetrie Drehzahl und Stromaufnahme (besser Leistungsaufnahme = Strom * Spannung) notieren, Flugphase umschalten und mit dem neuen Pitch wieder Hovern. Je nach Sender kann man mit Schaltern und Mischern noch weitere Pitchwerte (über die Flugphasen hinaus) "schaltbar" machen.
Anschließend alles schön aufschreiben und eine hübsche Grafik draus machen *g*
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