10s pichler brushless op 6s?

[Norwen]

Hallo,
Ik heb een Pichler boost 140 brushless die ik wil gebruiken in een t28 van 2mtr. Span.
Deze motor is eigenlijk bedoeld voor een 10s configuratie maar ik wil hem op een 6s 5500 mah 100c laten draaien, wat ik me afvraag is of de motor dit qua temperatuur aankan en of hij niet uitbrand.....er komt een ca. 19x8 prop aan te hangen.
Wie kan me daar iets zinnigs over vertellen?

 

[flymax]

zonder hiervoor een calculatieprogramma te gebruiken: ik denk niet dat dit gaat werken. Bij 10 S heeft deze motor al een 20 inch prop nodig. De stroom wordt nl niet bepaald door de accu maar door de belasting (dus de prop). Als je minder cellen gebruikt gaat het toerental omlaag (de relatie tussen de ingangsspanning en het toerental wordt aangegeven als:kV en is het aantal toeren per minuut, per volt) en dus zou je naar een nog grotere prop moeten gaan om tot een juiste belasting van de motor te komen. Maar eigenlijk kom je op allerlei fronten in de problemen want je zit volledig buiten de specs van de motor te opereren. Dat gaat je regelaar ook niet fijn vinden, en daarbij heb je straks een zware motor die nauwelijks het gewenste vermogen levert. Ik zou je adviseren om een motor in de 50 mm range te zoeken. Zelf ben ik tevreden over de motoren van planet hobby (verkrijgbaar via Lindinger) maar er zijn natuurlijk veel meer merken/ opties.

 

[Ernst Grundmann]

Op zich kan je die motor zonder problemen op 6S laten draaien daar zit geen enkel gevaar aan. De motor zal duidelijk minder zwaar belast worden waardoor zowel de motor als de regelaar het zelfs een makkelijker zullen hebben op 6S dan op 10S. Angst voor doorbranden en zo is geheel ongegrond.
Hoe zit dat dan?
Deze motor heeft een kv (niet kV want dat betekend kiloVolt) van 225 omw/min/V. Dit betekend dat de motor 225 omwentelingen per minuut zal willen draaien als je heb voedt met 1V. Bij een voeding met een 10S LiPo zal de motor theoretisch 10S x 3,7V x 225 = 8325 omw/min. willen gaan draaien. In de praktijk zal dat altijd lager zijn, de meeste motoren leveren hun maximale prestaties bij een toerental wat ongeveer 80% van de theoretische toerental is, dus ongeveer 6660 omw/min.
De keuze van de prop zal bepalen hoe zwaar de motor wordt belast dus hoe veel lager het werkelijke toerental zal zijn dan het theoretische. Als je een te grote prop kiest zal die een te grote belasting zijn en het toerental te ver inzakken. Hierdoor wordt de stroom door de motor te hoog, daardoor kan de motor en/of de regelaar doorbranden. Zet je er een (te) kleine prop op dan zal het toerental hoger worden en de stroom die door de motor loopt lager worden. Dit vindt de motor en de regelaar helemaal niet erg maar voor jouw is het minder leuk want je hebt ook duidelijk minder stuwkracht.
Stel je zet er een prop op waardoor het toerental 7800 omw/min blijkt te zijn. De stroom door de motor is dan b.v. maar 50% van het maximum wat de motor mag gebruiken. De motor en de regelaar hebben het makkelijk en doen hun werk op hun sloffen. Het probleem is alleen dat de prop zo weinig stuwkracht levert dat je model niet eens kan taxiën laat staan van de grond los komen.

Jij wilt deze motor op een 6S accu gaan gebruiken. Het theoretisch toerental is dan maar 6 x 3,7 x 225 = 4995 omw/min. Met een 19 x 8 prop zal de belasting van de motor erg laag zijn en zakt het dus maar vrij weinig. De motor zal b.v. met ongeveer 4500 omw/min. rond draaien.
Voor de motor en de regelaar stelt dat niets voor, die worden er niet warm of koud van. Het probleem is alleen dat jij er niet veel aan zal hebben. De stuwkracht die de prop levert zal weinig zijn. Het is de vraag of je model daar wel mee zal kunnen vliegen.
Je kan proberen om er een grotere prop op te zetten waardoor je dichter bij de maximale stroom van de motor komt en dus bij het maximale vermogen. Het probleem zal dan wel zijn om een prop te vinden die bij deze lage toerentallen (80% is ongeveer 4000 omw/min.) het maximale rendement heeft. Je komt dan uit op vrij grote props met een fikse spoed. Je moet dan denken aan maten als 22 x12 of 21 x 14 misschien zelfs wel 22 x 14. Experimenteren en vooral meten (heel belangrijk !!!) zal uitwijzen welke combinatie het best zal werken. Houdt daarbij de maximaal toelaatbare stroom door de motor goed in de gaten.

Je kan dus best een eind komen maar je zal nooit het maximale vermogen uit de motor kunnen halen omdat je er ook niet het maximale vermogen in kunt stoppen. De maximale stroom is ongeveer 75A. Het maakt niet uit wat voor accu je gebruikt die 75A staat vast. Bij een 10S accu kan de motor dus 10S x 3,7V x 75A = 2775Watt opnemen. Bij een 6S accu zal dat maar 6S x 3,7V x 75A = 1665Watt zijn.
Je zal dus beter een andere motor kunnen kiezen die gemaakt is voor 6S. Als je dan voor een motor kiest die het zelfde vermogen mag opnemen, dus 1665W, zal die motor duidelijk kleiner en lichter zijn. Ook zal het toerental hoger zijn waardoor je een meer handzame prop kan gebruiken.
Je kan het vergelijken met een 100pk motor in een eendje te zetten waarbij je maar 20pk van de 100pk beschikbaar gebruikt. Wat belasting aangaat is het voor de motor geen probleem om dat kleine autootje te doen rijden maar die motor is overdreven groot en zwaar voor dat autootje.

 

[Gerben]

Voor de motor geen probleem en het gebruik van een motor met lage kv met de bijbehorende grote prop resulteert in een hele efficiente setup.
De motor draait een laag toerental, waardoor je voor een afdoende vliegsnelheid een hoge spoed kan en moet gebruiken. Langzaam draaiende props met een hoge spoed hebben over het algemeen een hoog rendement.

Een 19x8 gaat op 6S niet werken.500W op 6S en 55kmh pitchspeed, dat gaat hem niet worden.
Als je genoeg grondspeling hebt, zou een 22x22 2-blads een goede keuze zijn. Rond de 1600W (afhankelijk van de specifieke accu natuurlijk), 130kmh pitchspeed en 10kg trekkracht.
Of eventueel een 20x22 3-blads voor vrijwel dezelfde resultaten.
Bij Fiala zijn props met een dergelijk hoge spoed te bestellen.

Zorg wel voor voldoende koeling van de motor en niet de hele vlucht volgas, om de temperatuur van de motor binnen gezonde marges te houden.

Gerben

 

[toostbeek]

Mocht je een dergelijke grote prop met veel spoed zoeken, dan heb ik die nog wel liggen.

14 x 15 aantal 2 9 Euro
18 x 12 aantal 1 11 Euro
18 x 18 aantal 1 11 Euro
19 x 12 aantal 3 11,50 Euro
19 x 18 aantal 1 11,50 Euro
21 x 10 aantal 6 12,50 Euro

 

[e-speed buff]

Ik heb mijn H9 BF109F-2 gevlogen met een Roxxy 6362/08 (~320kv) op 6S met een APC 16X16.
Deze trok maar 58A staties op de grond.
Kruissnelheid bij half gas ~110 km/h, volgas horizontaal zonder aanduiken ~160km/h
Hiermee kon ik 8 a 9 minuten vliegen met grote loopings en zelfs een vertikale rol omhoog en dan nog ~40% rest kapaciteit.
De kist weegt 5,5kg met een 6S7000 lipo.
Ik had nog liever een 16X18 prop gehad.

René

ps @toostbeek ik heb intresse in de 18x18 en 19x18prop's

 

[Ernst Grundmann]

Het lijkt me sterk dat je die snelheden haalt René. Met de opgegeven motor, accu en prop is de theoretisch maximaal haalbare snelheid met een prop die een spoed heeft van 16inch ongeveer 140km/uur. Die snelheid kan nooit behaald worden omdat de prop niet in een vaste stof draait maar in lucht. Lucht kan samengeperst worden en er "lekt" altijd lucht langs het blad.
Als je een heel erg goede prop hebt kan je misschien 85% van de theoretische snelheid halen. Veruit de meeste prop's die wij gebruiken komen echt niet verder dan 60% tot 70% wat in dit geval neer komt op een maximaal haalbare snelheid van ongeveer 100km/uur volgas.

 

[e-speed buff]

Hallo Ernst.
Deze snelheden zijn gemeten op de speedcup in duitsland.
Deze kist haalde echt deze snelheden in vlakke vlucht over een meet parcour van 200 meter.met high speed cameras en elektronische timing..

René

Ernst! kijk hier eens naar. https://www.apcprop.com/technical-information/performance-data/

 

[Ernst Grundmann]

Het is echt geen hogere wiskunde maar simpel door iedereen uit te rekenen.
Je hebt 6 cellen. De spanning van die accu is dus 22,2V.
De kv waarde van de motor is 320. Het theoretische toerental van de motor is dus 22,2 x 320 = 7104 omw/min. Veruit de meeste motoren draaien met ongeveer 80% van dat toerental wanneer ze hun maximale rendement hebben. Dat is dus ongeveer 5683 omw/min.
De spoed van de prop is 16 inch, dat is 40,64cm (0,4064m).
Wanneer de prop in een vaste stof zou draaien legt deze 5683 x 0,4064 = 2310 meter per minuut af. Wanneer de prop met deze voorwaartse snelheid zou bewegen verplaatst hij geen lucht meer en levert dus geen stuwkracht meer. Een prop kan dus nooit met die theoretische snelheid vliegen en nog steeds stuwkracht leveren. Daarnaast wordt de lucht samengeperst en kan er lucht langs het blad weg vloeien, "weg lekken". In de praktijk zal een echt goede modelbouw prop met 70% van die snelheid kunnen vliegen wat neerkomt op ongeveer 1617 meter per minuut, dat is ongeveer 97 km/uur.

Met andere woorden, als die snelheden echt (goed) gemeten zijn klopt er het één en ander niet in de gegevens. Of je hebt meer cellen gebruikt, of de maat van de prop klopt niet, of de kv waarde van de motor klopt niet. Natuurlijk kunnen ook meerdere van deze factoren tegelijk niet kloppen. Hogere rendementen van de prop b.v. zijn echt niet te verwachten. Natuurlijk loopt het toerental in de lucht op omdat de belasting van de prop minder wordt. Dat betekend ook dat de stuwkracht minder wordt. Als die stuwkracht niet minder zou worden zal de belasting van de motor niet minder worden dus het toerental niet hoger worden.
Stel dat het toerental 10% hoger wordt, dan zal de maximale snelheid ongeveer 110 km/uur worden en dat is nog steeds duidelijk minder dan 160 km/uur.

 

[e-speed buff]

Heb je de link gebruikt die onder mijn post staat?
De 16x16 staat ook in die lijst.
Hier kan je zien dat de APC16x16 pas bij 130% pitch speed naar 0 thrust gaat!
Bij de 7x10 is dat pas bij 160% pitch speed.
Dit heeft te maken met het profiel van het propblad (Clark Y) De 0 lift hoek is negatief en afhankelijk van de dikte van het profiel.
Dat betekent dat de spoed invalshoek 3 tot 4 graden hoger is dan de geometrische spoed.

René

 

[Rick NL]

Ja Ernst, propellers zijn interessante dingen.
Voor mijn afstuderen ooit rond 1080 heb ik daar flink onderzoek naar gedaan.
De opgegeven spoed wordt bij modelpropellers vrijwel zonder uitzondering bepaald aan de hand van de hoek van de onderzijde van het profiel.
De nul lift-lijn van het profiel maakt een hoek van vaak 5° met de onderzijde. Daarmee is de effectieve aerodynamische spoed vrijwel altijd (veel) groter dan de opgegeven spoed.
Wanneer je de APC16x16 waarden uit de gegevens van APC beschouwd, zie je dat nul trekkracht bij een voortgangscoëfficiënt J van 1.23. Bij de voortgangscoëfficiënt waarbij het maximale rendement optreed is J=1.0.
Dus bij de theoretische pitchspeed waarbij velen beweren dat de trekkracht nul zou zijn is bij deze propeller het rendement maximaal en de trekkracht flink.
Exact het zelfde heb ik gemeten bij de Graupner Robbe Kavan en Freedom props uit mijn onderzoek.

Verder zullen motoren van het kaliber van de Roxxy 6362 eerder hun optimale rendement/vermogen toerental hebben op 86 à 90% van de waarde van kv * spanning.
De grootste Roxxy die ik in mijn database heb is de 5065 en die komt dan uit op 88% van het theoretische toerental.
Met een accu in het begin van de vlucht op 3.8 V/cel en die 88% en J=1 kom ik dan op: 22.8*320*0.88 = 6420 rpm of wel 107 rps
Met 107*16*0.0254*1 = 43.5 m/s en dit is 156 km/h.

 

[Ernst Grundmann]

Dat de stuwkracht pas 0 wordt bij meer dan de theoretische spoed snelheid had ik kunnen weten en daar heb ik hier niet aan gedacht. Maar dan nog blijf ik het een beetje erg hoog vinden.
Stuwkracht 0 bij 130%, dat lijkt mij wel vrij veel laat staan bij 160% dat kan ik me niet echt voorstellen.
Vooral niet omdat de kleine proppellers die wij gebruiken (zelfs 22" is voor een prop nog maar klein) een relatief laag rendement hebben. De 70% die ik op gaf wordt al als een knap hoog getal gezien, zelfs de proppellers op "echte" vliegtuigen halen maar net aan 75%.
De echt grote propellers met variabele bladhoek kunnen de ideale bladhoek voor elke snelheid instellen. De rendementen die daarmee worden behaald zijn hoger maar hoger dan krap aan 90% komen ze ook niet. Die 90% halen ze slechts in een vrij klein snelheidsgebied. Als alles bij het ontwerp van het vliegtuig goed is gedaan zal dat de kruissnelheid van het vliegtuig zijn. Bij take-off zal het rendement lager zijn, dat kan tot wel 70% zakken.

 

[e-speed buff]

https://www.apcprop.com/files/PER3_7x10.dat
Hier kan je zien dat die 160% nog aan de lage kant is.
Ik kreeg de tip van de F3S jongens en heb het toegepast op mijn Funjet Ultra op 4S.
Met ~20000 rpm, 260km/u gemeten. Dat is 20% boven de pitch speed.
Fluisterstil en verbazingwekkend snel!

René

 

[Rick NL]

Die J= 1.67 bij de 7"x10"prop wil niet zeggen dat de je 160% van de pitch speed haalt. Het gebruik van dimensieloze propeller grootheden is wel even wennen als je er niet dagelijks mee te maken hebt.
De J is de voortgangscoëfficiënt en die is V/(n*D). Het voorbeeld van de 16"x16" prop maakt het doordat spoed die gelijk is aan de diameter rekentechnisch eenvoudiger maar het verbloemd de werkelijkheid.
Een 7" propeller met een echte aerodynamische spoed van 10" zal een trekkracht van nul laten zien bij een snelheid V= n*P daarbij hoort een voortgangscoëfficiënt van n*P/(n*D).
Dus de situatie van trekkracht = 0 treed op bij een J = P/D

Bij de 10" opgegeven spoed en 7" diameter zal je met de gegevens van APC uitkomen op 1.67*7/10 = 117%

De rendementen die bij een propeller worden gehaald zijn zeer afhankelijk van twee zaken:
Het werkpunt van de propeller in de vliegsituatie.
De Spoed/Diameter verhouding van de propeller.

Een propeller met een spoed diameter verhouding van bv 0.5 (12x6 of 8x4) zal een maximaal rendement kunnen halen dat niet boven de 75% liggen. Voor de (oudere serie) Graupner props heb ik bijna 70% gemeten in de windtunnel van de TU Delft. Een 11x8 prop kwam op maximaal ongeveer 78%.
Bij modernere props zoals zeker de APC-E zullen hogere rendementen worden gehaald.
Wanneer de spoed diameter verhouding verder toeneemt zullen de maximale rendementen toe blijven nemen en met een 16x16 is de 89% die vanaf 5000 rpm geregistreerd wordt mogelijk haalbaar, beneden dat toerental zullen de Reynolds invloeden het maximum beperken en bij 13000 rpm zakt het rendement enorm in vanwege Mach invloeden bij de tip.

Het probleem bij props met een hoge spoed diameter verhouding zit hem in de start, waarbij een groot deel van het blad flink overtrokken zal zijn.
Dit is op te vangen met variabele spoed zoals ik heb gedaan met de Delftacopter die in 2016 met de Outback Medical Challenge in Australië 2e werd en een prop had met een diameter van ongeveer 1 meter en een maximale spoed van 3 meter. DELFTACOPTER - Outback Medical Express - MAVLab (tudelft.nl)
Bij F5B wordt gestart met een 'langzaam' oplopend vermogen om de 19x22" prop efficient te gebruiken.
Bij F5D worden door een deel van de piloten vertraagde motoren toegepast met een 9x22"prop. Deze hebben ook veel problemen om op snelheid te komen en de props hebben vaak een zaagtand aan de voorlijst om bij hoge invalshoeken de stroming beter aan te laten liggen, vergelijkbaar met de wervels om een delta vliegtuig bij hoge invalshoeken.

Zaagtandprop

• Rick NL
• 26 nov 2014

 

[Norwen]

Naja, kortom kan ik dus maar beter de aanbevolen specs aanhouden........
Ik ga er wel tóch wél een beetje mee experimenteren!
Bedankt in ieder geval voor de reactie' s, erg interessant!
Vr.gr.Jan

 

[Rick NL]

Dat de stuwkracht pas 0 wordt bij meer dan de theoretische spoed snelheid had ik kunnen weten en daar heb ik hier niet aan gedacht. Maar dan nog blijf ik het een beetje erg hoog vinden.
Stuwkracht 0 bij 130%, dat lijkt mij wel vrij veel laat staan bij 160% dat kan ik me niet echt voorstellen.

Die 130% zal voor diverse props correct zijn hoe lager de spoed/diameter verhouding hoe meer de invloed van de instelhoek vergroting door de nulliftlijn van het profiel heeft.
Bij een bladhoek van 15° is een extra hoek van 5° natuurlijk van grotere invloed dan bij een bladhoek van 30°.
Maar de genoemde 160% is niet correct en gebaseerd op een niet juiste interpretatie van de voortgangscoëfficiënt J. Zie boven.

Vooral niet omdat de kleine proppellers die wij gebruiken (zelfs 22" is voor een prop nog maar klein) een relatief laag rendement hebben. De 70% die ik op gaf wordt al als een knap hoog getal gezien, zelfs de proppellers op "echte" vliegtuigen halen maar net aan 75%.

De propeller rendementen zijn bij lage Reynoldsgetallen inderdaad minder dan bij grotere. Maar de wat grotere of sneldraaiende modelbouw props zitten al in het Reynoldsgebied waar nauwelijks meer problemen optreden. De 7" prop bij 20.000 rpm zal al een Re getal halen van 200.000 waarbij door de centrifugaal aspecten de Reynolds effecten vrijwel verdwenen zijn.
Bij grotere props of veel hogere toerentallen komen nieuwe problemen naar boven.
Dat de propellers van "echte" vliegtuigen soms zo'n laag rendement halen komt vaak door twee oorzaken.
1e. Compressibiliteitsaspecten omdat de tippen in de buurt van of Mach=1 komen en veel weerstand opleveren. Zelfs de props van F3D pylon beginnen hier al duidelijk last van te krijgen.
2e. De propellers zijn bij full size vaak te klein vanwege grondspeling of benodigd motortoerental waardoor ze niet optimaal zijn.
3e. Bij vaste spoed propellers is er een te grote nadruk nodig op start en stijgprestaties.

De echt grote propellers met variabele bladhoek kunnen de ideale bladhoek voor elke snelheid instellen. De rendementen die daarmee worden behaald zijn hoger maar hoger dan krap aan 90% komen ze ook niet. Die 90% halen ze slechts in een vrij klein snelheidsgebied. Als alles bij het ontwerp van het vliegtuig goed is gedaan zal dat de kruissnelheid van het vliegtuig zijn.

Wanneer je een goede verstelpropeller heb kan je in een redelijk breed gebied van vlieg- en stijgsnelheden in de buurt van het optimum blijven
Hier een plaatje uit: Propeller Performance: An introduction, by EPI Inc. (epi-eng.com)
Op die site vind je meer info.

Je ziet het rendement van een propeller als functie van de voortgangscoëfficiënt J (eng: Advance Ratio) wanneer je de spoedhoek verstellen kan. Ook zie je hier het algemene beeld van de invloed van de Spoed/Diameter verhouding waaruit blijkt dat je met een propeller met een lage spoed diameter verhouding nooit een echt goed rendement haalt maar ook dat je met een slecht aangepaste prop nog meer fout kan zitten.
Meten en rekenen is van belang wanneer je het optimum wilt.

Bij take-off zal het rendement lager zijn, dat kan tot wel 70% zakken.

Dat kan zeker, en in de aanloop vóór de take-off zelf zal het rendement nog lage zijn.
De F5D modellen met props zoals in post 14 komen dan ook pas na anderhalve ronde echt op gang.

 

[e-speed buff]

Dit is een zeer leerzaam draadje!
Volgens mijn berekeningen kom ik dan op 85% pitchspeed met een proprendement van 88,9%! bij mijn Funjet Ultra.
Met de funjet start ik halfgas tot de prop pakt (duidelijk hoorbaar) en geef dan langzaam volgas.
Met de Messerschmitt geef ik tijdens de startaanloop heel geleidelijk gas en ben meestal bij halfgas los.
Bij de Messerschmitt heb ik de grote Roxxy ingebouwdt omdat ik anders lood moest toevoegen om het zwaartepunt goed te krijgen. De gekozen prop is uitgezocht op pitch speed en maximale stroom van de motor. (marginale koeling,Grote SPINNER)

René

 

[Ernst Grundmann]

Er zit duidelijk meer vast aan propellers dan ik weet van heb. Wat ik er van weet (wist?) heeft me tot nu toe uitstekend geholpen maar dat zal wel komen doordat ik nooit het onderste uit de kan wilde hebben.
Blijft wel over dat de motor waar Norwen in dit draadje over schrijft "te veel" is voor het model waar hij hem in wil zetten. De vergelijking met die grote zware motor in een 2CV (een eendje) blijft wel overeind.

 

[Gerben]

Deze motor zou juist een zeer efficiënte setup opleveren, indien gebruikt op 6S.

Praktisch betekent dat: langer vliegen op dezelfde accu als met een hoogtoerige motor. Ik schat minimaal 20-30%.
Wel vereist dat een inspanning qua props, aangezien vaste props met hoge spoed niet op iedere straathoek verkrijgbaar zijn.

 

[e-speed buff]

Jan (Norwen)

Met deze motor zou ik een Ramoser Varioprop van 19 of 20" Diameter gebruiken.
Je kan zelfs een drieblads krijgen.
Dit alles met instelbare spoed tot zeer hoge waardes.
Dan kan je hem optimaal aanpassen aan motor en vliegtuig.
De propbladen zijn los verkrijgbaar in verschillende type's
Ziet er dan nog schaal uit ook.

René

ps Er is een draadje op rc-network over 6S aandrijvingen in allerlij erschillende vliegtuigen, van groot tot klein. Zeer interessant.