MOTOR RPM nicht relevant? Was verursacht Auftrieb?

[JMX]

Leider habe ich nicht die entsprechende Literatur zur hand um folgende Frage zu klären - und hoffe auf euren Input. Ich habe mich gefragt...

Ist die RPM eines Motors relevant, oder zählt nur der Schub?
Und - fliegt ein Flugzeug mit einem Motor, der nur mit 1000rpm dreht, solange die Kraft vom Motor groß genug ist?​

An dieser stelle möchte ich Schub für diese Frage etwas näher umreißen. Bei einem Helikopter oder Quadrocopter muss von einem Motor ja 100% der - ich nenne sie mal so da ich nicht weiß was lift auf deutsch heißt - Aufstiegskraft erzeugen.

Habe ich also einen Quadrocopter mit 1kg gewicht, so muss jeder Motor (4) einen lift von 250g erzeugen, um zu schweben (Groundeffect, etc außen vor).

Bei einem Modell mit Flügeln wird der lift durch die Vorwärtsbewegung erzeugt. Hier wird die Grenze die zum schweben benötigt wird (>stall) in Geschwindigkeit angegeben.

Hier schon mal eine kurze unter-frage: Der Motor zeiht ja das Flugzeug durch die Luft. Kann man sagen dass ein Motor der doppelt so viel (horizontalen-) Lift erzeugt das Modell annähernd doppelt so schnell durch die luft zieht?


Hintergrund zu diesen Fragen: Ich möchte ein möglichst effektives Flugzeug konstruieren. Die effektivste Motor/Propeller Kombination, die ich auf dem Papier gefunden habe ist ein Tmotor U8 mit einem 28*9.2 Propeller. Mal außer acht gelassen, dass so ein großer Propeller erstmal an die Maschine passen muss - es wird 1kg schub erzeugt (50% throttle) bei 1130rpm. Kommt es nur auf den Schub des Motors an, oder muss auch eine gewisse rpm erreicht werden?

Und wenn wir grade schon experten am lesen haben - wie berechnet man, wie viel Schub bei meinetwegen 50dm² Flügelfläche benötigt wird zum gleiten bei z.B. einem MH 60 flügel?

Vielen Dank schon mal,
JMX

 

[WiSi-Testpilot]

Die Leistung an einer Welle ist proportional dem Drehmoment x Drehzahl. Eine langsam laufender Motor mit hohem Drehmoment kann genau so viel Leistung abgeben wie ein schnell laufender mit niedrigem Moment.
Beim Propeller kommt noch hinzu, dass große Props effektiver sind als kleine, siehe Hubschrauber.
Den Antrieb muss man also entsprechend der Anwendung dimensionieren. Für den effektiven Langsamflug / Schwebeflug (Kopter) braucht man ein großes Moment mit einem großen Propeller, für ein Speedmodell einen kleinen Propeller mit hoher Drehzahl. Dazwischen ist alles möglich.
Viele Grüße,
Wilhelm

 

[flysohigh]

Beim Propeller kommt noch hinzu, dass große Props effektiver sind als kleine, siehe Hubschrauber.

Ein Heli hat nichts mit einem Propeller zu tun. Dort wird nicht einfach nur Luft nach unten gedrückt, sondern die Rotorblätter erzeugen Auftrieb...

 

[s.nase]

Schon alleine der rotierende Prop erzeugt Auftrieb, ähnlich wie eine Tragfläche. Je größer der rotierende Prop, desto stärker ist auch dieser Tragflächeneffekt, aber auch desto weniger wendiger wird der Copter.

 

[comicflyer]

Ich habe mich gefragt...

Ist die RPM eines Motors relevant, oder zählt nur der Schub?
Und - fliegt ein Flugzeug mit einem Motor, der nur mit 1000rpm dreht, solange die Kraft vom Motor groß genug ist?
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Hintergrund zu diesen Fragen: Ich möchte ein möglichst effektives Flugzeug konstruieren. Die effektivste Motor/Propeller Kombination, die ich auf dem Papier gefunden habe ist ein Tmotor U8 mit einem 28*9.2 Propeller. Mal außer acht gelassen, dass so ein großer Propeller erstmal an die Maschine passen muss - es wird 1kg schub erzeugt (50% throttle) bei 1130rpm. Kommt es nur auf den Schub des Motors an, oder muss auch eine gewisse rpm erreicht werden?


Vielen Dank schon mal,
JMX

JMX,
obwohl Du ja schon 2fast" auf dem richtigen Weg bist (Motor/Propeller Kombination), verfällst Du, wie viele hier,
immer wieder in die Geschichte Schub des Motors/fliegt ein Flugzeug mit einem Motor usw.

Dazu solltest Du Dir eines merken: Ein Motor erzeugt keinen Schub! Ein Propeller erzeugt Schub!
Einem Motor ist es egal, ob er einen Prop dreht, ein Rad oder einen nassen Lappen!

DAZU benötigt er Leistung, je nachdem wie groß und wie nass der Lappen ist. Ähnlich beim Prop.
Hier sind Durchmesser und Steigung wichtig. Am effizientesten ist ein Prop ~1:1. Soll heissen,
daß Durchmesser und Steigung gleich sein sollten. Helmut Schenk hat zum Propeller gute Abhandlungen
verfasst: 1. Propellersteigung - 2. Standschub - 3. Standschub-Herleitung

Aber zu einem effizienten Flugzeug gehört nicht nur ein guter Antrieb. Da gibt es einige gute und
weniger gute Vorschläge und Umsetzungen. Hier wird zB oft behauptet, ein Nuri wäre effizient. Da
fragt man sich, warum die manntragenden Nuris so selten vorkommen. Wäre doch viel einfacher
zu bauen ^^

GUTE, optimierte Antriebe gibt es seltenst zu kaufen. Sowas muss man meist für den jeweiligen Zweck
selberbauen. Dazu gehört Grundwissen, Wickeldraht, Durchhaltevermögen und ein Teststand und ein Haufen Propeller. Klappt nämlich nicht immer auf Anhieb...

Ich hoffe, ein paar Gedanken angestossen zu haben...

CU Eddy

 

[Optimus]

JMX,

...Dazu solltest Du Dir eines merken: Ein Motor erzeugt keinen Schub! Ein Propeller erzeugt Schub!
Einem Motor ist es egal, ob er einen Prop dreht, ein Rad oder einen nassen Lappen!

DAZU benötigt er Leistung, je nachdem wie groß und wie nass der Lappen ist. Ähnlich beim Prop.
Hier sind Durchmesser und Steigung wichtig. Am effizientesten ist ein Prop ~1:1. Soll heissen,
daß Durchmesser und Steigung gleich sein sollten. Helmut Schenk hat zum Propeller gute Abhandlungen
verfasst: 1. Propellersteigung - 2. Standschub - 3. Standschub-Herleitung

...CU Eddy

Moin, der mitn Lappen ist gut. Hab die PDFs mal überflogen (d.h. nicht alles nachgerechnet ;-). Uff das ist aber schon ganz harter Stoff. Aber so grob kann ich das nachvollziehen. Aber da spielen wirklich so viele Faktoren mit, der Wahn.
Die Kunst ist wahrscheinlich für den bestimmten Einsatzzweck rauszufiltern welche am End effekt tiefsten kostenberücksichtigerweisten Weise nicht über Nacht überdenkt werden ;-).
Was mich immer stutzig macht warum alle Dreiblatt fliegen...
Perfekt wäre wahrscheinlich ein Copter der im Mittelpunkt Akku und Drehzahloptimierte Motoren vereinigt und über Titanhohlwellen pitchgesteuerte 1 Blatt props fast endlicher Grösse hat ;-).
Gruss Stefan

 

[Dr Evil]

Moin,


wenn DU ein Flugzeug fliegen lassen willst, dann reicht einfacher starker Schub durch ne riesengroße Luftschraube nicht aus. Die Geschwindigkeit vom Luftstrahl muss auch passen. Wenn Du z.b ne 28*9,2 mit der dafür notwendigen geringen Drehzahl laufen lässt um viel Schub zu erzielen, kann es sein das dein Flugzeug trotzdem nicht gut fliegt, weil der Schub zu langsam ist und dadurch das Flugzeug nicht auf seine Fluggeschwindigkeit kommt. Bei nem leichten 3D Flieger, der kaum Speed braucht, passt das. Bei allem anderen nicht.

Ein Beispiel ist mein Eagle Eye Mini V2, Gewicht 2,5kg an 6s und nem 800KV Motor. Mit ner 9*6 hats ordentlich Power, aber um meine Crusingspeed von 85kmh zu erreichen muss Ich 9A stehen lassen, die Maximalgeschwindigkeit liegt dann bei knapp 160kmh. Mit ner 9*9 hats zwar etwas weniger Standschub (am Boden) in der Luft durch die höhere Steigung aber wieder mehr Schub und Strahlgeschwindigkeit, so das Ich die 85kmh mit nur noch 7A erreiche. Die Maximalgeschwindigkeit liegt damit aber bei 185kmh.
Die meisten Leute machen den Fehler und reduzieren den Antrieb auf den Standschub, ist aber falsch, denn wir brauchen Schub und Strahlgeschwindigkeit zum Fliegen.

Mann kann es auch einfach mit nem Auto gleichsetzen, wenn Du 200Ps hast, aber die Drehzahl am Reifen langt nur für 50 kmh, wirst net schneller, egal wieviel Leistung du reinsteckst.

Sagen wir mal das wir eine Strahlgeschwindigkeit von 200km/h bei Volllast und dabei einen Schub von 2 kg haben, der Flieger aber auch Luftwiderstand hat und dieser überwindet werden muss, geht das nur mit schub (dieser geht einher mit der Strahgeschwindigkeit). Der Schub aber, immer weiter ab umso mehr sich die Strahlgeschwindigkeit ihrem maximum nähert. Daher wird der Flieger niemals seine max Geschwinddigkeit erreichen weil der Luftwiderstand aber eine gewissen Geschwindigeit den des Schubes übersteigt. Ist die Strahlgeschwindigkeit nun aber sagen wir mal 400kmh und 2kg schub, kann der Flieger wesentlich länger beschleunigen und schneller werden, weil das abfallen des Schub im Vergleich zur Geschwindigkeit erst später kommt.

Die Strahlgeschwindigkeit sollte also immer höher sein als die zu erzielende Fluggeschwindigkeit um diese überhaupt zu erreichen und das geht nur mit Steigung. Schau Dir mal die modernen Speeder an, die haben mitlerweile Steigungen von über 25Zoll drauf. Baue mom auch nen Speeder. Der bekommt nen 890KV Motor an 6s und ner 9*21.5 Luftschraube, damit bekomme Ich meinen Speeder dann auf ca. 350km/h.

Ein sehr gutes Programm zum berechnen ist www.ecalc.ch Da kannst fast alle gängigen Motoren und Luftschrauben berechnen.


Was die RPM betrifft, muss die natürlich zur Lutschraube und Spannung passen. Aber das kannst Du mit eclac berechnen.


Gruß.

 

[Optimus]

Moin, den Vergleich mit den Reifen ist relativ interessant um sich das besser vorzustellen. Je nach Motor/Gewicht/Reifen/gefahrene Strecke ist es ja die Kunst das auf die Strasse zu bringen. Wobei beim Auto das Gewicht des Treibstoffes eher eine untergeordnete Rolle spielt.
Diese Faktoren sind halt bei Luft zu berücksichtigen.
Drehmomentkurve beim Motor und damit auch "Leistungskurve" des Akkus. Umsetzung durch den Propellers durch Form und Steigung.
Unterschiede der Flugmodelle:
Flugzeug: Stark durch Flügelgeometrie/Form/Flugverhalten abhängig...
Heli: Wegen Blattverstellung eher beste Perfomance bei gleicher Drehzahl, aber "Belastbarkeits abhängig"
Copter: Hier ist die Drehmomentkurve + passende Propellers + Gewicht + Akku (in Bezug auf Leistung(skurve) und Gewicht) + Flugverhalten (Aggro/Smoothness/Effizienz) entscheidend...
Nuja alles so ausn Bauch heraus von jemand der 2/3 horizon und 1/3 akro mode erst seit 2 Jahren mit selber gebauten Coptern fliegt und sich erst noch nen Flieger kaufen muss ;-) aber viele Videos geguckt hat...
Dann gibt es wohl noch Turbinen wo das mit dem Schub anders läuft aber da müssten Experten wie Ferdinand K. usw. Auskunft geben. Ansonsten rate ich dir mal oben genannte PDFs und bei Koptern in Youtube den Kanal von Kabab, Frickler und Bexamous zu watchen.

Gruss Stefan