Weerstand van een propeller

Beste Bruno,
Wat ik van Mark begrepen had was de instelhoek bij zijn experiment constant, 10 en 20°. In de berekening zou een varierende instelhoek makkelijk in te brengen zijn. Dan kan je natuurlijk een veel constantere invalshoek (angle of attack) realiseren. Nu varieerd deze natuurlijk enorm.
Maar als ik Mark verkeerd begrepen heb kan ik het nog makkelijk een keer overdoen.

Groet,

Ad Bakker

 

Hoi Ad,

Het klopt wat je zegt, de prop die ik had gemaakt voor het experiment had een vaste instelhoek over het gehele blad.

Ik weet dat het geen optimale prop is maar het is wel eenvoudiger te maken zo.

Mark

 

OK Mark, dan ben ik gerustgesteld. Omdat ik niet uit deze "hoek" kom was het ook mogelijk geweest dat dit zo vanzelfsprekend is dat je het niet vermeld had.

Voor de rest is het ook niet zo belangrijk omdat het niet om een kwantitatieve voorspelling ging, maar om een kwalitatieve beoordeling van het gedrag.

Groet,

Ad

 

De oorspronkelijke vraag was of een propeller stilstaand of freewheelend meer weerstand heeft.
Ik heb mijn de mijn praktijkervaringen (met echte props en een echt model) daarover neergepend.

Het experiment van Mark gaat uit van een niet in de praktijk (in ieder geval niet in die van de vraagsteller en mij) voorkomende situatie (veel instelhoek aan de tip) en zou dus wel eens heel afwijkende resultaten kunnen opleveren.
Ik heb dus zo mijn twijfels over de praktische bruikbaarheid van uitkomsten.
Daarom is het jammer dat je juist dat voorbeeld hebt doorgerekend.

Ik zou wel eens willen zien hoe de krommes lopen bij een echte prop.
(12,5 x 6 Graupner CAM, 12 x 6 APC-E, 13,5 x 6 APC-E)

Ik heb het probleem in ieder geval opgelost door de prop nagenoeg stil te zetten.

 

Beste Bruno,

Zoals je het nu, achteraf dus, stelt was dat dus een vraag die niet beantwoord kan worden. Als de vraag zoals jij die nu herformuleert was of voor bepaalde type propellers geldt dat deze freewheelend meer weerstand geven dan stilstaand (vastgezet) dan moet je wel alle gegevens voor die propellers hebben en geven om de beantwoording mogelijk te maken. Dat betekent dus minimaal de instelhoek en bladbreedte als functie van de straal, en het type profiel dat wordt toegepast. Als dat een niet-symmetrisch profiel is wordt het al moeilijker, omdat van maar een zeer beperkt aantal profielen lift en drag coëfficiënten bekend zijn voor instelhoeken tot 90°.

Op de principe vraag is enerzijds (door onder andere jezelf, en door Mark) een ervaringsantwoord gegeven, en anderzijds is getoond dat daar een stromingstechnisch een verklaring voor te geven is. Zoals ik al stelde kan je met de beschikbare gegevens, en zonder een behoorlijk grote numerieke inspanning niet verder komen dan een kwalitatieve beoordeling van de situatie. Voor een kwantitatief antwoord zou je èn de details van de propeller moeten weten, èn de benodigde software ter beschikking moeten hebben (waarschijnlijk uit de hoek van windmolens theorie).

Het zelf schrijven van dergelijke software is geen sinicure, want dat gaat de mogelijkheden van spreadsheets ver te buiten. Hiervoor zou je moeten gaan programmeren in een taal als Fortran. In mijn "werkzame" periode heb ik dat soort zaken bijna 40 jaar gedaan, maar sinds mijn pensioen heb ik daar niets meer aan gedaan. In principe zou ik nog wel op kunnen pakken, want de toegang tot een geschikt Unix werkstation heb ik nog wel, maar ik denk dat het de inspanning niet waard is.

Groet,

Ad Bakker

 

Mooi uitgewerkt heren,
Dit hele principe heeft ook een grote rol gespeelt bij het neerstorten van de PH-DDA DC3 nadat deze van Texel was opgestegen.
In het kort: overbeladen DC3 stijgt op van Texel en krijgt even later motorstoring, prop wil vervolgens niet vanen en dodelijke crash volgt.
In iets meer detail:
Door regelmatig oefenen van motorstoring kwam te vaak een situatie voor waarbij de prop de motor aandreef. Daardoor kloppen de krachtenvectoren in de lagers niet meer, die daardoor sneller versleten en uiteindelijk ging een hoofdlager in het big-end van de drijfstang kapot. Motor ging dus door verkeerd gebruik kapot. (probleem 1 en direct gevolg van deze theorie)
Prop ging in vaanstand, maar bleef daar niet doordat een defecte drukschakelaar de hydroliekpomp niet op het juiste (gevaande) moment uitschakelde. Piloten waren druk bezig met radio, redelijk op leeftijd, pilot flying kon de stilstaande motor wel zien, maar door slecht cockpit ergonomie moest de 2e piloot de vaanknop bedienen. Vanen bleek tot 5-6 keer niet te lukken omdat de drukschakelaar steeds weigerde. Alleen op het juiste moment uittrekken van de vaanknop had de prop in vaanstand kunnen houden. Om te kunnen vanen hadden de tween piloten dus op een ingewikkelde manier moeten samenwerken nadat ze het idee van uittrekken van de knop ontdekt zouden hebben. Het uittrekken van de knop staat alleen vermeld in de motorbrand checklist. Kist was op 1 motor uiteindeliijk niet in de lucht te houden, en de vertikale daalsnelheid op moment van impact niet overleefbaar......
Probleem 2 ook een rechtstreeks verbondenmet deze theorie.
Onderzoek toonde overigens geen aanwijsbare reden aan voor het falen van de drukschakelaar, een simpel nylon zuigertje van 6mm in een metalen buisje.
Dieperliggende reden achter het ongeval was het gebrek aan ervaring met zuigermotoren bij de meestal uit gepensioneerde jet piloten bestaande crew. De trainingsvluchtenen in combinatie met de-rated gebruik van de motoren had het uiteindelijke falen van het lager tot gevolg. Sub-optimale kennis van de boordsystemen, een crew op leeftijd met een enorme work-load, een overbeladen kist, weinig hoogte, en dan dat kleine weigerende drukschakelaartje.

Heb het hele rapport gelezen en deze prop theorie speelt een grote rol in de aanleiding en oorzaken achter deze vreselijke crash.
Iets off-topic wat theorie betreft, maar een bittere les praktijk.

 

ik had op mijn electrovliegtuig (3D en een breed propellerblad) eerst geen rem zitten, maar bij het plaatsen van een nieuwe regelaar meteen de rem erop gezet. de prop zou nu dus (geforceerd) stil gaan staan als ik het gas dicht deed. ik merkte dit tijdens het vliegen heel erg. als ik horizontaal mijn gas dichtgooide bleef het vliegtuig maar doorzweven, terwijl dit eerst niet het geval was. ook bij een duikvlucht met gas dicht (propeller dus weer stil) remde het toestel nauwelijks af. toen heb ik de rem er maar weer af laten halen en verrek, nu remde het toestel weer wel af bij een duikvlucht en hij zweefde ook minder lang door bij gas dicht.

just my 2ct's

 

als je een stilstaande prop, met een beetje gangbare spoed/diameter verhouding stilzet in bewegende lucht, raken de bladen aan de achterkant overtrokken (profiel is op kop in deze modus ook), de lift van de bladen vrij weinig, en aangezien die lift wel naar achteren staat is ook de effectieve weerstand vrij weinig.
als je nu de prop langzaam steeds sneller laat draaien neemt de snelheid van het blad toe, en ook de invalshoek wordt minder. op een gegeven moment unstallen de bladen, op dat moment hebben ze ook een verhoogde snelheid en kan er veel lift ontstaan,
die schuin naar achteren werkt en zo een nog groter koppel die nog sneller wil draaien, en een grote component naar achteren, die zich vertaald in die remmende kracht van een draaiende prop (een windmolen doet hetzelfde op de paal btw., en die kracht doet ook een zeilboot hellen indien van toepassing).
laat je de prop nog sneller draaien word de invalshoek veel minder en de kracht ook.
op een gegeven moment bewegen de bladen met cL0, en dus met bijna geen kracht in de richting van de as, maar de motor drijft de weerstand aan. (vlak hieronder is het geval van een heel grote los meedraaiende prop van een rubbermodel). als dan de absolute weerstand van de bladen groot is door een hoge eigen snelheid, zal het koppel om dat aan te drijven en dus de kracht tegen de vliegrichting in verhouding tot de kist al best groot zijn. (freewheelende hotliner zeg maar)
laat je de prop nog sneller draaien gaat de invalshoek de andere kant op (propeller modus), de motor levert een koppel, en de voorwaartse component van de lift van de bladen werkt in de vliegrichting.