Breite von Rotorblättern, Vorteile/Nachteile

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Mike65
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#1 Breite von Rotorblättern, Vorteile/Nachteile

Beitrag von Mike65 »

Hab auf meinem Logo 620er V-Blades montiert, vorher hatte ich 603 Maniac.
Seitdem geht der Logo auf Pitch nur sehr unbefriedigend. Hat das was mit der Blattbreite zu tun?
Die V-Blades sind gerade mal 54 mm breit, die Maniacs 57,5 mm. Die Radix sogar 59 mm.
Eigentlich dachte ich damals das der Heli mit grösserem Rotordurchmesser mehr Dampf hat, deshalb hatte ich mir die 620er gekauft.
Natürlich spielt das Profil noch eine Rolle, aber bei vollsymetrischen Blättern dürfte die Blattdicke maßgeblich am Auftrieb beteiligt sein.
Wenn das Blatt bei positiv Pitch angestellt wird, bewirkt das einen grösseren Weg für die Luftteilchen die oben am Blatt strömen, gibt also mehr Auftrieb.
Aber was ist mit der Blattbreite? Bewirkt die noch mehr Auftrieb wenn die Blattbreite grösser ist?
Wer kann mir das aerodynamisch mal erklären?
Welche Erfahrung habt ihr in dem Zusammenhang mit Blattbreite / Blattlänge gemacht?

LG Mike
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Feliks
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#2 Re: Breite von Rotorblättern, Vorteile/Nachteile

Beitrag von Feliks »

Hast du noch die gleiche Drehzahl wie mit den Maniacs? Wenn du die Drehzahl erhöhst, kommen die V-Blades vielleich an die Maniacs ran.
Ist aber nur eine Vermutung, wenn die V-Blades durch fehlende Breite weniger Auftrieb erzeugen als die Maniacs.


felix
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tracer
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#3 Re: Breite von Rotorblättern, Vorteile/Nachteile

Beitrag von tracer »

Mike65 hat geschrieben:Blattbreite / Blattlänge
Du meinst in dem Fall die Blatttiefe :)

Den Auftrieb in Relation zu Tiefe und Länge /Drehzahl kann man sicher irgendwie ganz schlau berechnen, aber eigentlich reicht doch ausprobieren aus.

Die V-blades haben (vereinfacht) 33480 mm², die Maniacs 34672,5 mm² Fläche.

Da spielen dann aber noch Faktoren wie Profildicke, Blattfor etc ein. Aber eher nichts für mich mit Physikgrundkurs und grundlegendsten Kenntnissen in Aerodynamics.

Da könnte acanthurus sicher was zu schreiben, aber das werde ich dann wieder nicht verstehen :)
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acanthurus
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#4 Re: Breite von Rotorblättern, Vorteile/Nachteile

Beitrag von acanthurus »

Hi..
Eigentlich dachte ich damals das der Heli mit grösserem Rotordurchmesser mehr Dampf hat,
Da liegst du ja auch nicht falsch. Ein größerer Rotordurchmesser bewirkt (bei angepasster Drehzahl), dass du (theoretisch) weniger Leistung benötigst um einen gewissen Schub erzeugen zu können. Das ist aber nur die halbe Miete. Denn neben dem Einfluss der RotorKREISfläche kommt der Einfluss der RotorBLATTfläche dazu. (Das Verhältnis der beiden nennt man Flächendichte, selten auch Fülligkeit, im engl. geometric solidity, nur um mal die Fachbegriffe genannt zu haben)
Prinzipiell gilt, je geringer die Blatt-Tiefe, desto mehr Pitch-Weg brauche ich, um den gleichen Schubbereich abzudecken. Wenn also Blatt A 60mm tief ist, Blatt B aber nur 54, dann benötigst du auch entsprechend mehr Pitchweg bei Blatt B, um dieselbe Wirkung (denselben Schub) zu erzeugen. Das geht in der Standschwebe GROB linear (d.h. Blatt B benötigt 11° Pitch, wo Blatt A nur 10° braucht). Sobald aber die Rotorkreisscheibe zusätzlich zur Eigeninduktion axial durchströmt wird (und das ist außer in der Standschwebe IMMER der Fall) wird der Unterschied noch etwas gravierender - der "fülligere" Rotor wird z.B. auf einen Nick-Ausschlag spritziger reagieren, weil der infolge der Neigung der Blattspitzenebene induzierte Anstellwinkel auf eine größere Fläche wirkt. Der fülligere Rotor braucht somit in einem Loop z.b. weniger Pitcharbeit (und damit deutlich weniger Pitchweg), und auch die Reaktion auf Roll/Nickausschläge ist (Achtung: aus reiner Sicht der Aerodynamik) spritziger. Da tiefere Blätter oft auch schwerer sind, kann dieser Vorteil aber z.T. auch von der Rotordynamik wieder aufgefressen werden.
Die Wahl der Blatt-Tiefe ist normalerweise relevant, wenn es um die "Tragfähigkeit" des Profils geht (max. Auftreibsbeiwert etc..) bzw. der Abwägung zwischen parasitärem Reibungswiderstand und reynoldszahlbedingtem Widerstandsanstieg bei geringen Profiltiefen. Bei unseren Modellhelis ist man da jedoch sehr weit weg von irgendwelchen Limits und wählt die Tiefe eigentlich nur wegen der dynamischen Flugeigenschaften so, wie sie ist... ansonsten müssten die meisten Blätter eigentlich eher schmaler sein als sie es sind.

Da könnte acanthurus sicher was zu schreiben, aber das werde ich dann wieder nicht verstehen
und dabei gebe ich mir doch soooo Mühe - schnüff
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Armadillo
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#5 Re: Breite von Rotorblättern, Vorteile/Nachteile

Beitrag von Armadillo »

acanthurus hat geschrieben:
Da könnte acanthurus sicher was zu schreiben, aber das werde ich dann wieder nicht verstehen
und dabei gebe ich mir doch soooo Mühe - schnüff
Ich habs jetzt zwar auch 2 Mal lesen müssen, bis ichs verstanden hab, aber so schlimm find ichs gar nicht. :wink: Super Beitrag! :thumbright:

Ist dann die Flächendichte = Rotorfläche / Blattfläche? Aber ne einfache Aussage über den Wert lässt sich wohl trotzdem nicht treffen (weil ein Blatt in tiefe und Länge ja variabel ist und sich somit beide Werte immer verändern), wenn ich so darüber nachdenke oder?
Zuletzt geändert von Armadillo am 09.06.2010 09:37:45, insgesamt 1-mal geändert.
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tracer
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#6 Re: Breite von Rotorblättern, Vorteile/Nachteile

Beitrag von tracer »

acanthurus hat geschrieben:und dabei gebe ich mir doch soooo Mühe - schnüff
Ich glaube, heute habe ich es sogar verstanden :)
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Sniping-Jack
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#7 Re: Breite von Rotorblättern, Vorteile/Nachteile

Beitrag von Sniping-Jack »

Einfache Beispiele aus der Praxis, die oben aufgeführte Theorie unterstreichen:

- halbsymmetrische Spinblades sind enorm breit (2-Blatt) und lassen (auch) deswegen enorm niedrige Drehzahl zu, ohne dass sich der heli schwammig anfühlen würde.

Ich fliege meinen 500er mit schläfrigen 1500RPMs ganz normal. War auch schon noch tiefer mit der Drehzahl. Fliegt immer noch, aber dann braucht man merklich mehr Pitch.
Dafür waren die Flugzeiten nochmals länger. Ein Teil der Effekte ist sicher auch auf das tragende Profil zurückzuführen, aber wenn das alleine schon genügen würde, hätte Spinblades sicher nicht auch noch die Blatttiefe so enorm vergrößert (54mm auf einem 465er-Blatt - das sind enorm breite Löffel!).

- durch die längeren Blades und die niedrigen RPMs kann ich keine längeren Heck-Blades benutzen, um den Schubverlust zu kompensieren. Also habe ich breitere Blades benutzt und siehe da, es geht auch. :)

Fazit: eine Verbreiterung scheint nicht so effizient wie eine Verlängerung. Aber es IST effizienter, weswegen es eine legitime Möglichkeit darstellt, ohne Längenzuwachs die Effizienz zu verbessern.
Grüße,
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acanthurus
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#8 Re: Breite von Rotorblättern, Vorteile/Nachteile

Beitrag von acanthurus »

Ist dann die Flächendichte = Rotorfläche / Blattfläche?
Umgekehrt... die Blattfläche aller Blätter zusammengenommen / Rotorkreisfläche, wird dann üblicherweise als %-Ziffer angegeben. Irgendwie auch intuitiv, dir Begriff gibt an, wie stark der Rotor die Durchsicht verdeckt.

Die Flächendichte ist natürlich nicht der einzige Parameter, an dem man optimieren kann. Es kommt dann noch der Blatt-Grundriss sowie eine ggf. vorhandene geometrische Verwindung (oder gar einen Profilstrak, also eine aerodynamische Verwindung) an.

Längere Blätter und tiefere Blätter optimimieren jeweils an unterschiedlichen Baustellen. Die längeren Blätter verringern die Induzierte Leistung (also die leistung, welche prinzipiell erforderlich ist, um den gewünschten Auftrieb zu erzeugen), während tiefere Blätter eine deutlich geringere Drehzahl ermöglichen, was den parasitären Reibungswiderstand (den "volkstümlichen" Luftwiderstand) reduzieren kann, ohne die Steuerbarkeit zu stark einzuschränken.
Das Profil selbst ist davon mal ausgenommen. Nichtsymmetrische Profile haben halt den Vorteil, dass sie am Betriebspunkt ihres geringsten Widerstandes bereits Auftrieb erzeugen. Wenn man keinen Negativschub benötigt (Achtung: das ist NICHT gleichbedeutend mit Negativpitch!), kann man diesen Vorteil nutzen, um das Profil in einem geeigneteren Betriebspunkt zu betreiben als das mit einem symmetrischen Profil machbar wäre.

Der Auftriebsgradient (d.h. wie stark erhöht sich der Auftrieb, wenn ich den Pitch von 2° auf 3° erhöhe) hängt nur wenig vom Profil ab - und dann v.A. von dessen Dicke - und eben GANZ WESENTLICH von der Blatttiefe!
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#9 Re: Breite von Rotorblättern, Vorteile/Nachteile

Beitrag von Mike65 »

acanthurus hat geschrieben: Der Auftriebsgradient (d.h. wie stark erhöht sich der Auftrieb, wenn ich den Pitch von 2° auf 3° erhöhe) hängt nur wenig vom Profil ab - und dann v.A. von dessen Dicke - und eben GANZ WESENTLICH von der Blatttiefe!
Super, das sind ja sehr hilfreiche Posts hier.

Also kann es in meinem Fall ja durchaus sein das, obwohl die V-Blades 20mm mehr Länge haben, eben deutlich spürbar weniger Druck auf Pitch haben, da die Blatttiefe eben 6,5 % geringer ist.
Bin schon mal gespannt wie sich dann die Blattschmied Ultra Blackline FBL schlagen werden die ich bestellt hab, denn die haben 58mm Tiefe.

LG Mike

PS. Ja natürlich, wenn ich die Drehzahl erhöhe kann ich das kompensieren. Aber ich bin eher auf längere Flugzeiten aus.
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#10 Re: Breite von Rotorblättern, Vorteile/Nachteile

Beitrag von Armadillo »

@ acanthurus: Danke für die ausführliche Erklärung! :)
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#11 Re: Breite von Rotorblättern, Vorteile/Nachteile

Beitrag von Sniping-Jack »

Druck auf Pitch, individuelles Empfinden: Das ist auch ganz stark vom Vorlauf der Blätter abhängig!

Ein Blatt mit weniger Blatttiefe kann im Betrieb am Heli (und dabei auch noch unterschiedlich auf verschiedenen Helis) trotzdem mehr "pitchen" als eines mit mehr Blatttiefe, aber mehr Vorlauf. Grund: Es werden dann zwar am Knüppel soundsoviele Grad zugestellt, aber das Blatt mit mehr Vorlauf stellt sich effektiv stärker an an als das mit mehr Blatttiefe. Unterm Strich gleich sich das dann aus oder hat sogar mehr Auswirkung. Wieviel im Einzelnen nun genau, hängt von vielen Faktoren ab, die nicht alle im Blatt selbst, sondern auch im Heli zu suchen sind.

Also Augen auf beim Eierkauf, es spielen hier sehr, sehr viele Faktoren eine Rolle. Nicht zuletzt deswegen ist eine steife und spielfreie Mechanik anzustreben, um nicht ungewollterweise und unkontrolliert verschiedene Tendenzen verschiedener Blätter zu verstärken oder umgekehrt, gewollte Effekte nicht verpuffen zu lassen.
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#12 Re: Breite von Rotorblättern, Vorteile/Nachteile

Beitrag von acanthurus »

Ein Blatt mit weniger Blatttiefe kann im Betrieb am Heli (und dabei auch noch unterschiedlich auf verschiedenen Helis) trotzdem mehr "pitchen" als eines mit mehr Blatttiefe, aber mehr Vorlauf. Grund: Es werden dann zwar am Knüppel soundsoviele Grad zugestellt, aber das Blatt mit mehr Vorlauf stellt sich effektiv stärker an an als das mit mehr Blatttiefe.
Da hast du wohl einen versehentlichen Vorzeichenfehler drin, aber ursächlich natürlich völlig recht. Müsste wohl heißen "...als eines mit mehr Blatttiefe, aber weniger Vorlauf". Mir sind die modellflugtypischen Definitionen des "Vorlaufs" in Art und Richtung eher fremd. Bei den "großen" unterscheidet man zwischen Pre-Lag (geometrisch), offset der Biege/Torsionsmitte zum Blattanschluß sowie Offset des Blattschwerpunktes zum Blattanschluß.. also drei unterschiedliche Begriffe/Eigenschaften, wo im Modell nur einer verwendet wird.

Entscheident ist, was am Blatt auch wirklich an Anstellwinkel ankommt, und ggf auch wie schnell das geschieht, d.h. wie stark die Rückführung des Pitchmomentes an den Servos ankommt.
Und da ist natürlich dann auch das Moment eines tieferen Blattes größer - d.h. also auch bei gleichem "Vorlauf" (sorry, an den begriff muss ich mich erst noch gewöhnen) erzeugt das tiefere Blatt mehr Last auf die Servos, was die Wirkung ggf. verzögert.


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#13 Re: Breite von Rotorblättern, Vorteile/Nachteile

Beitrag von Sniping-Jack »

Arrgs, du hast natürlich recht, "weniger" wäre richtig gewesen - nicht aufgepasst. Danke für die Korrektur. :)

Anmerkung zu den "Kleinen" im Gegensatz zu den "Großen": bei den Modellen sind die Blades durch die verwendeten Materialien vergleichsweise steif, so dass die Vereinfachung auf den Vorlauf wohl ok ist. Bei den Großen arbeiten die Blätter deutlich mehr als die Mechanik, beim Modell ist es genau umgekehrt. Aus diesem Grund kann ein Vorlauf dann doch wieder seine Wirkung entfalten, bzw. sogar zuviel des Guten tun. Jenachdem halt, wie weich oder starr die Mechanik und auch die Servos am Ende sind. Genau daher kommen auch die überraschten Aussagen, wieviel doch ein deutlich stärkere/größeres Servo beim Flugverhalten zu spüren ist. Und ein FBL profitiert erst recht von einer dezenten Überdimensionierung der Servos und der Mechanik. Ich habe hier das Paradebeispiel, wie es NICHT sein soll: Zu weiche Nickmechanik (nicht am Hurri, sondern an meinem kleinen Selfmade-FBL) und nichts funktioniert richtig. Auf Roll hingegen rastet es, dass es nur so knackt - und das mit einem simplen Walkera-Gyro! :shock:
Aber ich schweife ab.

Die Blattbreite wird sicherlich helfen, die Drehzahl zu senken und damit die Flugzeiten zu verlängern. Wer die größere Blattbreite jedoch für bessere Performance einsetzen möchte, der sollte unterscheiden, was er hat: Paddel oder FBL. Bei Paddel ist es egal. Es wird sich ein bestimmtes, anderes Flugverhalten einstellen, das man nun mögen kann oder auch nicht. Basta.
Aber bei FBL heißt es nun aufpassen! je nach Design kann das Blatt die Servos, die Mechanik und die Regelungselektronik schnell an den Rand bringen oder auch nicht.

Mein Fazit wäre: Wer Flugzeit schinden will, sollte wirklich auf breite Blades und am besten auch noch tragend setzen. Das geht nicht ohne Drehzahlsenkung und so soll es auch sein. In der Regel ist dann auch alles in Butter. Aber breitere Blades bei "normalen" Drehzahlen? Würde ich ohne Not NICHT machen, wenn man nicht entweder einen Paddelkopf oder eine sehr steife FBL-Mechanik und dezent überdimensionierte Servos sein Eigen nennt.

Aber wie schon gesagt, breitere Blades für sich genommen wäre ein legitimes Mittel für mehr Schmackes, wenn ich nicht mehr länger bauen kann. Am Heck tritt dieser Fall am ehesten ein.
Grüße,
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#14 Re: Breite von Rotorblättern, Vorteile/Nachteile

Beitrag von acanthurus »

Die praxisrelevanten Dinge perfekt zusammengefasst :thumbright:

Das stimmt natürlich, die Blätter sind bocksteif (gemessen <0.2° dynamische Torsion und <1% Rotorradius Durchbiegung im Rundflug) . Die Anlenkung allein macht da schon mehr Elastizität.
Ich habe auch mal ein paar Blätter (ok, vorwiegend M-Blades) bez. Schwerpunktachse und torsionsneutraler Biegeachse vermessen - die weichen nur minimal voneinander ab, weshalb der "Vorlauf" schon seine begriffliche Daseinsberechtigung hat.
Bez. FBL sollte man dann bei "tragenden" Blättern neben dem Vorlauf auch mal den Momentenbeiwert auf Profilebene mitberücksichtigen - wobei man, sofern es da Probleme gibt, mittels Vorlauf nachbessern kann. Ähnlich wie bei den PMGs am Heck könnte man die servokraftschonenden Konfi auch im Standversuch ermitteln, wenn Versuche mit fixiertem Hubschrauber nicht so saugefährlich wären.

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#15 Re: Breite von Rotorblättern, Vorteile/Nachteile

Beitrag von Mike65 »

Habe gestern die Blattschmied GCT Ultra Blackline FBL 600/58 bekommen und heute geflogen.
Also da sind schon deutliche Unterschiede gegenüber den V-Blades 620/54 zu merken.
Zum Ersten, das war mir das wichtigste, viel mehr Dampf auf Pitch und deutlich höhere Endgeschwindigkeiten in allen Drehzahlen.
Den grössten Zuwachs spürt man zwischen +/- 6-11,5 Grad.
Dann brauche ich im Rundflug normal sowie Rückenflug viel weniger Pitch um die Höhe zu halten. In Kurven auch weniger Nick. Das hat mich ein wenig gewundert, da die Rotorkreisfläche ja kleiner ist.
Beim Übergang vom Rundflug in den Schwebeflug muss ich deutlich mehr Pitch wegnehmen wenn die Nase oben ist damit der Heli überhaupt runterkommt, aber sobald der Heli horizontal liegt und langsamer fliegt ist das Durchsacken viel stärker und braucht viel mehr Pitch um die Höhe zu halten, besonders ganz kurz vor dem Schweben. Auf Pitchpump regiert er viel stärker, das habe ich zurücknehmen müssen, da es beim Landen etwas gestört hat.
Der Sound der Blätter ist bei starkem Pitcheinsatz etwas lauter, Normallage und Rückenflug gleich. Die V-Blades hatten im Rückenrundflug extrem geknallt. Hatte mir gut gefallen.
Qualität ist Top. Aufs 1/10 Gr. gleichgewichtig. Auspacken, montieren, fliegen.

LG Mike
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