zweefduur

Discussie in 'MBF Labs' gestart door lecraM, 20 jul 2016.

  1. jacobbos

    jacobbos

    Lid geworden:
    13 apr 2008
    Berichten:
    3.090
    Locatie:
    Gorredijk. FRL
    Helder verhaal Rick! Eindelijk...
     
  2. PH_AJH

    PH_AJH Forum veteraan

    Lid geworden:
    16 feb 2007
    Berichten:
    12.151
    Locatie:
    away
    @Rick NL toch snap ik iets niet. Ik kan met mijn zwever van 2200 gram prima met een stijging van 8m/s onder een hoek klimmen, maar als ik hem verticaal trek kan ik niet blijven vliegen. Ik denk dan dat onder een hoek klimmen minder energie kost dan verticaal klimmen. Wat klopt er niet aan deze denkwijze, als verticaal de meest efficiënte manier zou zijn?
     
  3. HansL

    HansL

    Lid geworden:
    28 jul 2011
    Berichten:
    1.830
    Locatie:
    Tisselt (België)
    Omdat jouw toestel dichter bij het optimum ligt van klimmend vliegen dan bij het optimum van vertikaal omhoog... op zich ook logisch omdat we modelvliegtuigen vliegen die praktisch handelbaar blijven (en geen modelraketten zoals je zelf eerder al ergens vermeldde) en we willen dat onze toestellen "zo langzaam mogelijk" terug naar beneden te komen.

    Een raket heeft geen vleugels, stel je de vleugelbelasting voor (die bij gelijke snelheid en CL een maat is voor de daalsnelheid tijdens de zweeffaze): theoretisch oneindig groot en dus vallen als een baksteen.
    Ga je vleugels aan je raket toevoegen dan verminderen de prestaties voor vertikaal klimmen, de enorm grote prop die een voorwaarde is voor optimaal vertikaal klimmen speelt ook in het nadeel van de zweeffaze tov een 'normale' prop.

    De tegenpool van een toestel dat geoptimaliseerd is voor vertikaal klimmen is een vliegende vleugel met een zo laag mogelijke vleugelbelasting die net voldoende aandrijving aan boord heeft om dezelfde stijgsnelheid te halen als het toestel dat geoptimaliseerd is voor vertikaal klimmen.
     
  4. brutus

    brutus Vriend van modelbouwforum.nl PH-SAM Forum veteraan

    Lid geworden:
    18 nov 2008
    Berichten:
    27.767
    Locatie:
    Oldeberkoop
    Dit kan niet....

    Die 82,5 Watt, is het vermogen wat de prop-as (het taatslager) op de romp van het vliegtuig levert. Heeft niks te maken met het vermogen wat de motor aan de prop moet leveren. Daarnaast laat het buiten beschouwing hoeveel vermogen er nodig is om het model statisch in de lucht te houden (dus met nul m/s klimmen). Dan is de klimsnelheid nul, dus zou is het vermogen wat het taatslager overbrengt op de romp ook nul. Maar de electromotor en de prop moeten wel degelijk vermogen leveren om die liftkracht van 9,81N op te wekken die nodig is om te voorkomen dat het toestel naar benenden lazert.... Die 129 Watt die hierboven uitgerekend zijn voor het klimmen, dat bedrag komt bovenop het bedrag wat nodig is om te hooveren.
    Die 290 W die Lecram noemt, zal in de praktijk vrij aardig kloppen voor een kleine sneldraaiende prop....

    Laat onverlet:
    Ik heb ongeveer 125 W nodig om een heli van een kilo statisch in de lucht te houden, en kan met 200 W heel aardig in de buurt van de 5 a 6 m/s verticaal klimmen. Maar ik kan nog steeds dan met 275W twee keer zo hard klimmen als met 200W, en met 125 W klim ik helemaal niet. Dus klim ik efficiënter als ik harder klim. Exact dezelfde regels gelden ook voor dat vliegtuig van Marcel en de door Rick uitgerekende prop....
     
    Laatst bewerkt: 11 okt 2016
  5. Rick NL

    Rick NL PH-SAM

    Lid geworden:
    18 apr 2008
    Berichten:
    4.048
    Locatie:
    Gouda
    @arjan en HansL,
    De crux zit er in dat als je met 8 m/s efficient verticaal wilt klimmen dat het mogelijk is maar met een motor en prop die zeer onrealistisch is. Dat je het met je gewone model/motor/prop niet kan is omdat de efficiency bij die onderdelen onder die verticale omstandigheden volledig inkakt.

    @brutus,
    Ja die 82.5 wat is inderdaad het vermogen dat de propas op de romp van het vliegtuig levert, dat is volkomen juist. Maar het heeft veel te maken met het vermogen dat de motor aan de prop moet leveren. Het verschil is het proprendement onde de gegeven vliegtoestand. Bij een prop rendement van 80% is het benodigd asvermogen 82.5/0.80= 103 Watt. Bij een motor-gearbox rendement van 80% is hier een electrisch vermogen nodig van 129 Watt. Dit is dus mogelijk met een volledig onpraktische installatie.
    Bij hover is het rendement exact gelijk aan nul. Je gebruikt vermogen om kracht op te wekken maar er wordt geen arbeid geleverd. Het rendement van een helicopter rotor of prop bij stilstand (stil hangen) is nul.
    Zo gauw je voorwaartse snelheid hebt begint het rendement positief te worden. En bij die voorgestelde (praktisch uitvoerbare maar niet erg handige) prop kan je een prop rendement van 80% halen en dat levert je met 0.5N weerstand bij 8 m/s en 9.81+0.5 N askracht een mooie stijgvlucht op. Bij 16 m/s stijgvlucht hoort een andere geoptimaliseerde propeller en heb je 4x zoveel weerstand, opgeteld bij de zelfde 9.81N levert dan 4x0.5+9.81= 11.81 benodigde askracht op maal 16 m/s is 189 Watt aerodynamisch vermogen wat met 80% proprendement (ander prop ontwerp dan bij 8 m/s) en 80% motorrendement (ander toerental dan bij de 8 m/s optimalisatie) 295 Watt electrisch vermogen vraagt. Dus wat meer dan 2x zoveel als bij 8 m/s.

    Dat je bij een helicopter zo veel meer vermogen nodig hebt om te stijgen komt omdat de rotor niet ontworpen is om efficient te stijgen, die is er voor om met weinig vermogen te hoveren en eventueel snel te reageren op stuur input. Je zult veel meer spoed en wrong on je rotor blad moeten maken en een grotere diameter moeten kiezen bij een lager toerental om efficient te stijgen. Maar dat is ook voor een heli niet zinvol.

    Je moet je realiseren dat de berekeningen die ik heb aangegeven kloppen en realiseerbaar zijn, maar dat je er niet mee in de buurt komt van een praktisch vliegtuig.
    Daarom heb ik in mijn eerste post (#755) ook gesteld dat lecraM zijn stelling principieel juist is, maar dat je er in de praktijk absoluut mee tot een zinvol vliegtuig komt.
     
  6. lecraM

    lecraM

    Lid geworden:
    9 aug 2009
    Berichten:
    1.186
    Locatie:
    Gelderland, Winterswijk
    ok bedankt voor deze constructieve reacties. waarom haalt de libelle dan wel 54%, recht naar boven, uit de accu? als alleen de kist al gróter is (en even zwaar) kakt dit door de extra weerstand in.
    240W/kg (10-11A of zo), (450 gram), 13x7,5 prop, 5000 rpm (ongeveer) 5 minuten looptijd uit 850 mAh (gegevens niet exact op de procent bekend of gemeten) theoretische zweeftijd 80 minuten met 50 cm/s dalen (2400m totaal) dat red ik wel die tijd daarom denk ik dat het klopt (9,26 W*h in de accu) ik claim een sweet-spot gevonden te hebben met deze kist. maar de huidige piloot wil me complete telemetrie data geven binnenkort, dan heb ik exactere data.

    (nieuwe 290 W/kg, meer/teveel zoals ik al wel zei en dacht, experiment).

    Arjan, als je 200 km/h gaat, en je vleugel is slank en groot (genoeg) (stel dat je een kruisraketje hebt die lift moet) is het niet goed om meer vleugel te gebruiken. een kleinere vleugel die dan genoeg kracht geeft, is dan waarschijnlijk beter (mits er genoeg slankheid blijft).
    ik zei al dat mijn prop vleugeltje met een goede aoa werkt (dus, efficient lift genereert) (6 graden onder volle (verticaal) belasting neem ik aan). en het is een mooi slank propje, ik denk nog slanker dan de libelle zelf. ik rekende al voor je uit dat de propblaadjes ruim genoeg oppervlakte hebben (en dat blijkt want werkt prima)

    ik wil hier op figuur 11.28 wijzen ook: http://web.mit.edu/16.unified/www/FALL/thermodynamics/notes/node86.html (RickNL)

    RickNL, wat vind je van mijn klimgetal/efficientie formule om klimmende kisten te vergelijken? ik ben die nog aan het ijken, voor lipo.

    efficientie (%) = klimsnelheid in m/s x looptijd in minuten, maal, vlieggewicht gedeeld door accu gewicht, gedeeld door 4,625 (lipo energiedichtheid factor) (work in progress)

    ik denk ook, dat voor een zwever (zoals we die kennen) de propdiameter, voor mijn "sweetspot". 1/5 de spanwijdte van de kist moet zijn ongeveer (als alles verder klopt voor die klim zoals die ex-libelle)
     
    Laatst bewerkt: 12 okt 2016
  7. lecraM

    lecraM

    Lid geworden:
    9 aug 2009
    Berichten:
    1.186
    Locatie:
    Gelderland, Winterswijk
    Arjan: prop te klein.... ik verbaas me hoe weinig mensen de prop en kist echt samen kunnen zien. de combinatie zorgt voor mijn resultaat. de pulsar was meteen de helft "slechter".

    de prop efficientie kan beter misschien wat beter, maar, ik wil het hoogste eind resultaat. (daarom gaat het om het totaal plaatje van de kist én prop). ik denk niet dat ik uberhaupt veel meer dan 54% totaal kan halen, helemaal niet met vlakker klimmen (maar ik ga het testen met verschillende props en vermogens zoals ik zei)
     
    Laatst bewerkt: 12 okt 2016
  8. lecraM

    lecraM

    Lid geworden:
    9 aug 2009
    Berichten:
    1.186
    Locatie:
    Gelderland, Winterswijk
    RickNL, wat vind je van post 203? daar zijn de aanzettingen van mijn klimgetal (rendement) formule al te zien.

    dit is mijn (geschatte) verliezen plaatje (accu, regelaar, motor, prop, kist)
    1 x 0,95 x 0,8 x 0,76 x ? = 54% mijn hele vermoeden,
    is dat de kist verliezen alleen maar groter kunnen worden, met minder steil klimmen. ik denk dit, omdat bij 45 graden de weerstand 1,41²
    keer zo groot is, voor een gegeven stijgsnelheid (8 m/s bijv).

    voor mij is dit klaar als water maar blijkbaar zijn hier gemengde gedachten over.. ik ga dit iig verder onderzoeken en uitwerken (hier)
     
    Laatst bewerkt: 12 okt 2016
  9. lecraM

    lecraM

    Lid geworden:
    9 aug 2009
    Berichten:
    1.186
    Locatie:
    Gelderland, Winterswijk
    @Rick NL : wat kun je zeggen over de invals hoek van de propbladen waar je mee werkte, in verschillende vlucht regimes?
    ik denk dat het zo'n 6 graden moet zijn voor de beste werking van het profiel op de bladen. wat vind jij hiervan?
    ik denk dat mijn prop ongeveer daarop zit (en dus helemaal prima is)

    heb jij daar ook op gelet met je projecten? als je met 0 graden rekent (onrealistisch grote prop diameter verwachtingen) en dan op slip wacht tot je een béétje hoek krijgt, is iig niet goed neem ik aan.. vergis ik mij ergens in met mijn kist wat dit betreft? ik bedoel mijn pitch speed zou 16 m/s moeten zijn. lijkt erge slip maar ik denk dat 6 graden daarvan invalshoek van het blad is (zo goed als de helft zeg maar bij 75% radius). als ik dan 9 m/s pitch speed had genomen had die kist slecht gewerkt natuurlijk. (alleen met giga propeller die dan onderbenut wordt, veel verliezen)

    die kist werkt iig boven mijn verwachtingen in het begin, en werkt supergoed.
    je bent welkom om een keer te kijken hoe dat vliegt (het werkt waarachtig iig)

    ik wil weten waarom mijn (ex) kist wel goed (optimaal bijna claim ik) klimt, maar heel veel mensen zeggen dat het niet kan, en ik zeg dat mijn prop juist groot genoeg is. en ik wil graag weten hoe het nóg beter kan, en dat ga ik testen.
     
    Laatst bewerkt: 12 okt 2016
  10. Justus

    Justus

    Lid geworden:
    8 okt 2003
    Berichten:
    4.419
    Locatie:
    Rijnsburg
    Rick, bedankt voor je duidelijke uitleg....zo is het leerzaam geworden.

    Niet alleen op aerodynamisch gebied......ook op gebied van zelfkennis.

    Marcel, laat ik dan de eerste zijn: je hebt in de gelijk!
    (Voor wat het verticaal klimmen betreft)
     
  11. PH_AJH

    PH_AJH Forum veteraan

    Lid geworden:
    16 feb 2007
    Berichten:
    12.151
    Locatie:
    away
    en

    Marcel....ik betwijfel niet dat jouw Libelle hard klimt en hoog komt. Maar dat is de stelling ook niet. De vraag was wat het meest efficiënt is.
    Theoretisch zoals Rick stelt kun je 8m/s verticaal klimmen met 129W/kg
    Jij haalt in verticale klim 8m/s met 240W/kg
    Ik haal met mijn zwever 8m/s in "vliegende" klim en heb daar 170W/kg voor nodig. (35A, 11V, 2,2kg)

    In alle drie de situaties is de bereikte hoogte na een aantal seconden exact gelijk. Wie heeft dan volgens jou de meest efficiënte aandrijving/klimvlucht?


    Hoe kun je dat nou beweren als "optimaal" 129W/kg is, ik 170W/kg haal en jij op 240W/kg zit???
     
    Laatst bewerkt: 12 okt 2016
  12. brutus

    brutus Vriend van modelbouwforum.nl PH-SAM Forum veteraan

    Lid geworden:
    18 nov 2008
    Berichten:
    27.767
    Locatie:
    Oldeberkoop
    Is allemaal heel leuk en aardig, maar het negeert volledig, dat je (bijvoorbeeld) 100W nodig hebt om stil te hangen, en 180 W om met 8 m/s te klimmen... NIET 80 W!!!
     
  13. lecraM

    lecraM

    Lid geworden:
    9 aug 2009
    Berichten:
    1.186
    Locatie:
    Gelderland, Winterswijk
    Arjan: om niet onder een lucht snelheid te komen ( ik bedoel ik haal zo verticaal 8 m/s, als ik 120W/kg had, 4 m/s, verticaal te weinig) (als alles hetzelde is bijv. klimhoek). dan is een hoek "nodig" zelfs

    tnx allen, goede richting :)
     
  14. PH_AJH

    PH_AJH Forum veteraan

    Lid geworden:
    16 feb 2007
    Berichten:
    12.151
    Locatie:
    away
    Je geeft geen antwoord op mijn hele simpele vraag. We klimmen allebei met 8m/s.
     
  15. lecraM

    lecraM

    Lid geworden:
    9 aug 2009
    Berichten:
    1.186
    Locatie:
    Gelderland, Winterswijk
    hiervoor ontbreekt me de kennis denk ik, Arjan, dat kan ik niet verklaren vanuit deze benadering..

    ik kan wel narekenen hoe efficient mijn Joules verbruikt zijn. (in theorie 4414 meter, ik haal 2400)

    anders dan dat ik zei, dat ik wel zoveel vermogen moet hebben om verticaal aan de klimsnelheid te komen (die wel erg goed is). jij moet dan veel efficienter klimmen en dat kan ik niet verklaren nu zo.

    ik wou dat ik met 2/3 vermogen net zo snel klom.
     
    Laatst bewerkt: 12 okt 2016
  16. PH_AJH

    PH_AJH Forum veteraan

    Lid geworden:
    16 feb 2007
    Berichten:
    12.151
    Locatie:
    away
    Ik wel. Rick heeft het haarfijn uitgelegd. Theoretisch is verticaal klimmen efficiënter maar dan moet je een prop van 1,4 meter diameter gebruiken die met 500 toeren draait.
    Kleinere prop en hogere toerentallen levert veel grotere verliezen.
     
  17. lecraM

    lecraM

    Lid geworden:
    9 aug 2009
    Berichten:
    1.186
    Locatie:
    Gelderland, Winterswijk
    nee mijn verliezen moeten meevallen anders lukte de libelle niet goed. ik haal 54% ik wil graag nog meer (enige wat ik nog weet, is kunststof kist maar doe ik niet). ik heb een 13 inch prop, pitch speed 16 m/s. ik klim 8 m/s (op ex kist). dit wijt ik toe aan 6 graden invalshoek (bij 75 % van de radius opgenomen). de resterende slip is erg klein. ook zijn de propblaadjes aangetoond met berekening groot genoeg, om mijn kist verticaal omhoog te hijsen. (met gezonde invalshoek van de bladen)
     
  18. Rick NL

    Rick NL PH-SAM

    Lid geworden:
    18 apr 2008
    Berichten:
    4.048
    Locatie:
    Gouda
    Brutus, ik negeer helemaal niet dat jij met jouw heli die waarden nodig hebt.

    Ik zeg alleen dat je met een toestel van 1 kg de 8 m/s stijgsnelheid maar 82.5 Watt aerodynamisch vermogen nodig hebt als je vertikaal wilt klimmen, en dat je daar een op die situatie uitgelegde aandrijving en prop voor nodig hebt om dat te doen met slechts 129 Watt electrisch vermogen. Die aandrijving is dan op alle andere vlakken volkomen onzinnig groot en langzaam, maar dat is wat anders.

    Niet te vergelijken met een heli, zelfs niet met jouw heli.
     
  19. Rick NL

    Rick NL PH-SAM

    Lid geworden:
    18 apr 2008
    Berichten:
    4.048
    Locatie:
    Gouda
    lecraM, je probeert delen van vliegdynamica om te zetten in veel te algemene termen.
    Vliegtuig, vliegsnelheid, stijgsnelheid, motor, vertraging, prop diameter, prop spoed/diameterverhouding en meer in een paar alles omvattende simpele formules vatten is een illusie.
    Globale formules kan je alleen toepassen binnen een beperkte groep van vergelijkbare configuraties. Die configuraties moet je goed beschrijven en de formules moet je dan eerlijk toetsen aan de werkelijkheid.

    In algemene zin kan je met voldoende inzicht heel goed rekenen aan vliegtuigen, aandrijvingen en propellers en daarmee tot een heel goed passende voorspelling komen. Minstens zo belangrijk, je kan er optimalisaties mee doen, die ook pas weer alleen zinvol zijn wanneer je door ervaring en zelfreflectie je resultaten kan verbeteren.

    Je zult van bv Drela geen profielen vinden voor F3B of kunstvlucht. Hij is zo goed omdat hij goed kan rekenen, maar ook de terugkoppeling heeft met de vliegtuig typen die hij zelf bouwt en vliegt. Daarom weet hij op welke gebieden zijn berekeningen juist zijn en waar niet, hoe hij zijn randvoorwaarden voor de berekeningen moet kiezen etc.

    Wat betreft de invalshoeken van de propeller voor de Outback Challenge, ja die zijn in het gekozen werkpunt in de buurt van de 6°, maar niet berekend ten opzichtte van de hartlijn, skeletlijn of profiel onderzijde, maar ten opzichtte van de nul-liftlijn van het profiel.
    Het verschil is ook de reden dat propellers waarbij de spoed wordt gemeten tov de profiel onderzijde vaak hun maximale rendement halen bij 95 tot 100% van de met de opgegeven pitch bepaalde pitch-snelheid. Dus met slechts 0 tot 5% "slip" (in werkelijkheid is die dus hoger).
     
  20. Rick NL

    Rick NL PH-SAM

    Lid geworden:
    18 apr 2008
    Berichten:
    4.048
    Locatie:
    Gouda
    Wanneer je een pichspeed hebt van 16 m/s en je vliegt 8 m/s kan je theoretisch nooit meer dan 50% propeller rendement halen, in de praktijk slechts ongeveer 40%. Maar omdat je werkelijke pitch speed nog hoger zal liggen zal je prop niet meer dan 35% halen. Als je met 8 m/s voorwaartse snelheid (hoek doet er niet toe) wilt vliegen moet je dus een veel grotere veel langzamer draaiende prop kiezen.

    Door met een hogere voorwaartse snelheid te vliegen tijdens de klim kun je een veel hoger rendement halen uit je prop met realistische afmeting en daarmee zoveel winnen, dat de grotere weerstand bij hogere snelheid gemakkelijk op de koop toe kan worden genomen.
     

Deel Deze Pagina