Propeller- und Antriebsberechnung für Modellflugzeuge

In dem Artikel "Propeller- und Antriebsberechnung für Modellflugzeuge" habe ich einige Formeln und Überlegungen zur Optimierung von Elektroantrieben für Modellflugzeuge zusammengefaßt. Der Artikel "Elektroantrieb für Modellflugzeuge" betrachtet den Elektromotor.

Diese Erkenntnisse habe ich in einer kleinen Anleitung und einem Java Script Programm zusammen gefaßt.

Die Werte in der Berechnung entstammen meinem Modell High Light und stimmen sehr gut mit meinen Meßwerten überein.

Messungen

Bei einem Elektrosegler möchte man die Energie aus dem Akku W_el=U*I*t nach Möglichkeit in viel Höhe (potentielle Energie des Modells) W_pot = m*g*h umwandeln. Für das gesamte Modell mit Antrieb kann man einen Wirkungsgrad eta=W_pot/W_el definieren. Dieser Wirkungsgrad beinhaltet die Wirkungsgrade vom Regler, dem Motor und der Luftschraube.

Den Wirkungsgrad kann man wie folgt messen: eta = m * g * v_s / P_el, wobei m die Masse des Fliegers in kg, g die Erdbeschleunigung 9,8 m/s^2, v_s die Steiggeschwindigkeit in m/s und P_el die elektrische Leistung des Antriebs in W ist.

Die Steiggeschwindigkeit habe ich mit dem RAM3 Modul von Soaring Circuits gemessen. Es wurden mehrere Steigflüge in unterschiedlichem Winkel vorgenommen. Das beste Steigen wurde ausgewählt.

Den Strom habe ich am Boden gemessen. Da der Strom im Flug ist der eventuell etwas kleiner ist könnte der Wirkungsgrad etwas besser sein.

Die folgende Tabelle zeigt Meßwerte von einigen Modellen.

Modell	Gewicht	Spannung	Kapazität	Strom	Steigen	Wirkungsgrad	Steighöhe
Mistral	2350 g	11,1 V	3200 mAh	47 A	9,5 m/s	0,42	2300 m
Exel 3	1700 g	11,1 V	3200 mAh	55 A	12,4 m/s	0,34	2500 m
High Light	580 g	11,1 V	1700 mAh	11 A	5,7 m/s	0,26	3100 m
Fly 200	950 g	11,1 V	1700 mAh	14 A	4,6 m/s	0,27	2000 m

Ernüchternd ist dabei die Tatsache, daß kein Modell über einen Wirkungsgrad von 50% kommt. Alle Modelle werden mit BL-Motoren betrieben. Die Modelle sind nicht schlecht motorisiert. Sie können mit einer Akku-Ladung über 2000 m steigen.

Da die BL Motoren mit Regler zusammen einen Wirkungsgrad von 75 bis 90% haben, bleibt die Luftschraube als schwächstes Glied in der Kette.