500km/h


(noch in Bearbeitung!)

© Dr. Ralph Okon 12.01.2016

 

Ich bin gebeten worden, mal dazustellen, wie ich einen Antrieb auslegen würde, mit dem die 500km/h überschritten werden sollen.
Das folgende wäre also mein persönlicher Ansatz, wenn ich denn die 500km/h angreifen wollte.

Modellgröße, Modellwiderstand oder Flugtaktik undPilotenfähigkeiten sind hier also nicht Gegenstand der Disskussion. Auch die Auswahl des besten Akkus und Stellers bleibt hier aussen vor.

Bleiben noch Motor und Luftschraube.
Hier stehen 2 gegensätzliche Sachverhalte im Focus:

Wenn ein Motor bei kleinem Gewicht und hohem Wirkungsgrad möglichst viel Leistung durchsetzen soll, dann ist eine hohe Drehzahl von Vorteil.
Wenn eine Luftschraube mit hohem Wirkungsgrad arbeiten soll, dann ich eine kleinere Drehzahl die bessere Wahl.

In diesem Konfliktfeld gilt es nun, einen sinnvollen Kompromiss (den besten!) zu finden.
Mein Ansatz wäre es, von der Blattspitzengeschwindigkeit, bis zu der eine Luftschraube mit einem vernünftigen Wirkungsgrad arbeitet "rückwärts" zu rechnen.
Für die Blattspitzengeschwindigkeit des Propellers würde ich also grob 0,85 Mach ansetzen.

Wenn von diesem Punkt ausgeht und weis, dass die aktuellen Rekordmodelle etwa. 80-82% der Fortschrittsgeschwindigkeit des Propellers erreichen, kann man sich diese ausrechnen.

Da die Blattspitzengeschwindigkeit gleichermaßen von Durchmesser und Steigung des Propellers abhängt, kann man nun mit einer Optimierungsrechnung anfangen.
Dabei muss man beachten, dass einerseits die festgelegte maximale Blattspitzengeschwindigkeit nicht überschritten wird und andererseits der generierte Schub noch ausreicht, um das Modell im Horizontalflug auf der angestrebten Geschwindigkeit zu halten.
Damit sind wir schon wieder bei Modellgröße - besser Modellwiderstand angekommen.

Um Leistungsdurchsatz, Drehzahl und Blattspitzengeschwindigkeit in ein günstiges Verhältnis zu bringen, sind bei den von uns verwendeten hohen Propellersteigungen Mehrblattsysteme ein probates Mittel.
Die hohe Steigung schützt davor, dass wie bei niedrigsteigenden Propellern beobachtet, das nachlaufende Blatt nicht in "frischer Luft" arbeitet, sondern in der Wirbelschleppe des vorigen Blattes.
Die Weltrekordversuche 2015 haben gezeigt, dass ein Unterschied in der Geschwindigkeitsausbeute am gleichen Modell zwischen 2-Blatt und 3.Blattpropeller praktisch nicht existent ist.

Was den Motor angeht, so sollte der für den besten Wirkungsgrad und beste thermische Stabilität so groß wie möglich sein.

 

Von diesem Punkt an kommt man nur noch modellspezifisch weiter.
Die folgenden Ausführungen beziehen sich daher - naheliegenderweise - auf die "Crocoblade".

Die "Crocoblade" ist in der Lage, reglementgerecht 16S 4000er Zellen, einen leichten Steller der 200A -Klasse und dazu maximal einen bis zu 750g schweren Motor zu tragen.
Dabei ist der jeweilige Hersteller vollkommen egal.
Aus meinem persönlichen Bestand kommen da am ehesten die Motoren der Größen 4540 und 5035 in Betracht.
Das lässt bei 45C -Akkus maximal 180A sinnvoll zu. Die Lastspannung im Hochlastbetrieb ist mit minimal 3,45V anzusetzen.
Somit stehen maximal 9,9KW Eingangsleistung zur Verfügung.
Ein gut ausgelegter Motor der genannten Größe hat bei dieser Eingangsleistung einen Lastwirkungsgrad von ca. 85%.

 

Wenn ich diese Vorgaben mit meinem gesammelten Datenmaterial zusammenführe, würde ich die "Crocoblade" so bestücken:

Vorschlag 1:
-Akku: 16S 4000mAh SLS
-Steller: YGE 160 speed UHV
-Motor: HK 4540 cofe 5+5x1,6YY bzw. HK4540 sife 6+5x1,5YY
-Propeller: ca. 10,3" x 24" in Dreiblattkonfiguration

Die Prognose für dieses Setup sagt:
-Drehzahl: 16900rpm mit 0,84Mach Blattspitzengeschwindigkeit
-v80%: 494km/h
-theoretischer Anfangsschub: 6,5kg. -Leistungsgewicht: ca.2500W/kg

Vorschlag 2:
-Akku: 16S 4000mAh SLS
-Steller: YGE speed UHV
-Motor: HK 4539 cofe 7+6x1,5YY bzw. HK 4540 sife 7+7x1,4YY
-Propeller: ca. 10,75" x 27" in Dreiblattkonfiguration

Die Prognose für dieses Setup sagt:
-Drehzahl: 15400rpm mit 0,82Mach Blattspitzengeschwindigkeit
-v80%: 500km/h
-theoretischer Anfangsschub: 7,1kg. -Leistungsgewicht: ca.2500W/kg

Vorschlag 3:
-Akku: 16S 4000mAh SLS
-Steller: YGE 160 speed UHV
-Motor: HK 4539 cofe 7+6x1,5YY
-Propeller: ca. 11,125" x 29 "+1° oder 11,2" x 31,5" in Dreiblattkonfiguration

Die Prognose für dieses Setup sagt:
-Drehzahl: 14000rpm mit 0,8Mach Blattspitzengeschwindigkeit
-v80%: 502km/h
-theoretischer Anfangsschub: 6,4kg. -Leistungsgewicht: ca.2500W/kg

 

Es gibt, wie immer, wenn man sich mit den Ansätzen in den Grenzbereichen bewegt, keinerlei Garantie, dass das so auch wirklich funktionieren würde.
Die dritte Variante wäre mein persönlicher Favorit, weil dieser Motor und der Propeller (mit 15S) schon in 2015 für den #196er Weltrekord gut genug waren.

 

Für kleinere Modelle müsste das alles etwas anders aussehen.
Aber da gibt es ja einige bekannte Setups, die dem Ziel schon sehr nahe kamen.
Damit meine ich die ausgiebig getesteten Setups von MarcusK; Stefan und Kai für den "Taifun" und den "TaifunXS" oder die Setups von Niklas und Christian Schalk für den "Fluxkompensator".
Auch das aktuelle Setup von Alex für die "Fireblade XL" ist geeignet, in den 500km/h- Bereich vorzustoßen.

Der "störanfälligste Faktor" im System ist und bleibt btw. der Pilot.
Allein dessen Fähigkeiten werden imo darüber entscheiden, wer als erster die 500km/h in die Messstrecke knallt.

 

11.06.2016

Es ist passiert.
Christian Hidde (links im Bild)hat mit seinem Taifun XS bei den Weltrekordversuchen in Rothenburg als erster eine volle Wertung mit mehr als 500km/h in die 200m Strecke gebracht.
511km/h aus der einen und 497km/h aus der anderen Richtung ergaben einen Durchschnitt von 504km/h.
Eingesetzt wurde ein von Thomas Schmidt (rechts im Bild)im powercroco-style selbst getunter Scorpion HK 4540 mit 14S SLS APL-V2 Zellen und einer 11" x 27" -1° Dreiblattklappluftschraube in einem 2-Durchflüge-"Sprintsetup".
Fast wäre der Versuch sogar FAI-Regelkonform gewesen, nur der Einflug von einer Seite war noch etwas zu hoch.

Bemerkenswert ist, dass alle Komponenten des benutzten Setups schon vor 3 Jahren zur Verfügung gestanden haben.
Das unterstreicht nochmals, dass vor allem die Pilotenleistung entscheidend ist, um das Optimum aus einem Setup herauszukitzeln.
Btw. stellt das Ergebnis zugleich den aktuellen inoffiziellen Speedrekord für 3-Blattklappluftschrauben dar.

September 2016
Bei der Powercroco-Speedchallenge konnte Tim Moldtmann mit seiner Crocoblade 509,5km/h Durchschnittsgeschwindigkeit erreichen.
Christian Hidde war mit seinem Taifun XS mit 507,5km/h nur unwesentlich langsamer.
Bei optimaler Pilotenleistung scheinen gegenwärtig ca. 525km/h mit einem FAI-Rekordgerechten Setup in reichweite zu sein.
Man darf also gespannt sein, was die Saison 2017 bringen wird.

In 2017 haben wir auf der 2. "Powercroco-Speedchallenge" von Christian Hidde einen 570km/h - Flug gesehen.
Leider gab's keine Messung in beiden Richtungen. Auch hierbei waren das Modell (Taifun XS von Dr. MArkus Koch) und die Basis aller verwendeten Antriebskomponenten (YGE Steller; Kontronik Pyro 1000 und modifizierte Powercroco-Luftschraube)seit mehreren Jahren für jedermann frei käuflich zu haben.

Bereits ab 01. Juni 2017 hat die FAI ihre Rekordbedingungen massiv geändert.
Die nun nur noch erlaubten 10S werden zwar alle Setups in Richtung Hochstrom verändern, die 500km/h aber nicht unerreichbar machen.

 

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