Domanda forse stupida, su eliche e motori.

[Blekmacigno]

Ciao a tutti,

volendo dare un pò più di "spinta" al mio PZ Sukhoy 26Xp, (che vola bene si ma con il gas sempre a manetta...) ho optato per la motorizzazione brushless.

Ho guardato un pò in giro e ho visto varie possibilità (su RC Groups).
Ci sono varie trasformazioni, a trazione diretta, con riduttore, pochi KV e eliche a passo e dimensioni generose o molti KV e piccole eliche con piccolo passo.

Non trovando disponibile il motore con riduttore ho optato per un AP-03 da 7500Kv e eliche GWS 4025 (consigliate 3020, ma erano esaurite).

La mia domanda banale, ma non troppo, è:
qual'è l'effettiva ragione per scegliere un motore ad alti giri con elica "piccola" rispetto ad uno a bassi giri con elica "grande", ammettendo che si accoppino entrambi correttamente ai fini dell'efficienza e del consumo di corrente?

Avendo a che fare da tempo con gli elicotteri so che un rotore che gira forte (con passo ridotto) ha diversi effetti, reazioni veloci, velocità maggiore, etc... ma l'elicottero usa una variazione continua di passo, soprattutto nel ciclico, quindi è facile decidere cosa si vuole privilegiare...

ma negli aerei, io da profano, immagino solo una maggiore o minore "spinta" dell'elica, e se questa viene raggiunta girando forte o girando piano, cosa cambia realmente in termini di volo?


Grazie a tutti!.

[chetto1965]

Originalmente inviato da Blekmacigno

...).

La mia domanda banale, ma non troppo, è:
qual'è l'effettiva ragione per scegliere un motore ad alti giri con elica "piccola" rispetto ad uno a bassi giri con elica "grande", ammettendo che si accoppino entrambi correttamente ai fini dell'efficienza e del consumo di corrente?

Molto banalmente:

se prendi un'elica "Piccola" con un motore ad alti giri avrai pochissima coppia e molta velocità del modello.
viceversa se prendi un'elica "Grande" con un motore a bassi giri avrai molta coppia e poca velocità del modello

A parte i discorsi dei consumi e dei carichi sul motore, il diametro dell'elica all'aumentare del numero di giri del motore (kV) deve diminuire altrimenti la velocità periferica dell'estremità della stessa è troppo elevata e l'elica va in stallo, perdendo drasticamente efficienza.

Così in quattro parole spero basti... poi magari qualche altro utente aggiungerà qualche altra spiegazione più tecnica e dettagliata

Saluti
Andrea

[Sebas86]

Ciao! La tua non e' affatto una domanda stupida! Anzi! Ti dico quello che so io in merito a motori e eliche. Ogni elica e' progettata per funzionare in un certo range di numero di giri. Questo vuol dire che l'elica e' caratterizzata da una curva, questa curva mostra l'andamento del rendimento. Tale rendimento e' un indice della capacita' dell'elica di trasmorare la potenza che hai sull'albero motore in potenza propulsiva (spinta) per una data condizione di volo (velocita' e numero di giri). Detto cio' capisci che una certa elica ti da le sue massime prestazioni per un certo range di giri. C'e' anche un limite fisico dovuto al fatto che se il numero di giri aumenta troppo, le estremita' delle pale possono raggiungere velocita' soniche. Questo porta a un brusco calo delle performance dell'elica. Quindi... meglio usare un'elica piccola che con alto numero di giri o un'elica piu' grande con giri inferiori? A meno che non sei vincolato a dimensioni fisiche per l'elica (vedi ventola intubata con altissimo numero di giri, ma in questo caso cambia anche la geometria dell'"elica") meglio usare l'elica giusta! Prendi spunto dall'elica che viene consigliata per un certo motore e poi puoi ragionare e modificare passo e/o diametro in modo da avere caratteristiche di volo diverse e consumi diversi (e quindi autonomia diversa). Se vuoi che il tuo modello aumenti la sua velocita' allora aumenta il passo (a parita' di diametro), l'autonomia si ridurra'. Se vuoi che il tuo modello decolli in uno spazio inferiore, faccia delle salite ripide e faccia anche il 3D allora aumenta il diametro.. ma attenzione! Quando aumenti il diametro vi e' un netto aumento della corrente assorbita... quindi il consiglio che ti do e' quello di acquistare uno strumento che ti permetta di monitorare la corrente assorbita, come questo: Watt Meter e fare un po' di prove tenendo in considerazione i dati che ti vengono forniti col motore: correnta massima e tensione massima (numero di celle).
Non c'e' una vera formula matematica che ti permetta di trovare l'elica migliore. In generale... tu sai quanto pesa il tuo modello e sai quanta spinta ti serve. Se devi fare acrobazie sara' leggermente inferiore al peso dell'aereo, se e' un aliante sara' nettamente inferiore al peso dell'aliante stesso... se devi fare 3D io userei un'elica che ti fornisce una spinta superiore al peso dell'aereo. Tutto cio' tenendo presente che la spinta varia con la velocita' di volo, quindi il ragionamento che fai sulla spinta si considera a punto fisso, cioe' quanto tira l'elica ad aereo fermo.
Detto cio' dovresti prendere come spunto un'elica di primo tentativo, abbinarci un motore idoneo e valutare la spinta... poi attraverso test sperimentali valutare l'elica giusta e, se necessario, modificare anche il motore. E' un procedimento laborioso e credo inutile ai fini dell'aeromodellismo. In questo ambito si parte dall'esperienza e si fanno modifiche al fine di ottimizzare, per quanto possibile, le prestazioni del modello e del motore.
Ritornando al caso tuo io farei cosi': conosco le dimensioni dell'elica originale, quindi cerco un BL che sia idoneo a funzionare con un'elica simile e magari che abbia anche i dati di spinta relativi a quell'elica in modo da verificare se ho fatto la scelta giusta. Acquisterei qualche elica in piu', magari un diametro maggiore e passi diversi. Farei qualche test valutado l'assorbimento in primo luogo e verficando che quest'ultimo non ecceda la corrente massima (soprattutto con l'elica di diametro maggiore) e poi farei qualche prova in volo valutado velocita' e autonomia. Se poi vuoi fare qualcosa di piu' potresti utilizzare un software come Motocalc che ti permette di simulare il tutto e avere i dati di spinta e velocita' non solo a punto fisso ma anche a velocita' diverse. Ma forse per un modello cosi' piccolo non ne vale la pena...
Questo e' tutto, spero di non averti confuso le idee e di essere riuscito a spiegarmi bene. Se ho detto qualche fesseria siete pregati di correggermi

Saluti!

[Blekmacigno]

Originalmente inviato da Sebas86

Ciao! La tua non e' affatto una domanda stupida! Anzi! Ti dico quello che so io in merito a motori e eliche. Ogni elica e' progettata per funzionare in un certo range di numero di giri. Questo vuol dire che l'elica e' caratterizzata da una curva, questa curva mostra l'andamento del rendimento. Tale rendimento e' un indice della capacita' dell'elica di trasmorare la potenza che hai sull'albero motore in potenza propulsiva (spinta) per una data condizione di volo (velocita' e numero di giri). Detto cio' capisci che una certa elica ti da le sue massime prestazioni per un certo range di giri. C'e' anche un limite fisico dovuto al fatto che se il numero di giri aumenta troppo, le estremita' delle pale possono raggiungere velocita' soniche. Questo porta a un brusco calo delle performance dell'elica. Quindi... meglio usare un'elica piccola che con alto numero di giri o un'elica piu' grande con giri inferiori? A meno che non sei vincolato a dimensioni fisiche per l'elica (vedi ventola intubata con altissimo numero di giri, ma in questo caso cambia anche la geometria dell'"elica") meglio usare l'elica giusta! Prendi spunto dall'elica che viene consigliata per un certo motore e poi puoi ragionare e modificare passo e/o diametro in modo da avere caratteristiche di volo diverse e consumi diversi (e quindi autonomia diversa). Se vuoi che il tuo modello aumenti la sua velocita' allora aumenta il passo (a parita' di diametro), l'autonomia si ridurra'. Se vuoi che il tuo modello decolli in uno spazio inferiore, faccia delle salite ripide e faccia anche il 3D allora aumenta il diametro.. ma attenzione! Quando aumenti il diametro vi e' un netto aumento della corrente assorbita... quindi il consiglio che ti do e' quello di acquistare uno strumento che ti permetta di monitorare la corrente assorbita, come questo: Watt Meter e fare un po' di prove tenendo in considerazione i dati che ti vengono forniti col motore: correnta massima e tensione massima (numero di celle).
Non c'e' una vera formula matematica che ti permetta di trovare l'elica migliore. In generale... tu sai quanto pesa il tuo modello e sai quanta spinta ti serve. Se devi fare acrobazie sara' leggermente inferiore al peso dell'aereo, se e' un aliante sara' nettamente inferiore al peso dell'aliante stesso... se devi fare 3D io userei un'elica che ti fornisce una spinta superiore al peso dell'aereo. Tutto cio' tenendo presente che la spinta varia con la velocita' di volo, quindi il ragionamento che fai sulla spinta si considera a punto fisso, cioe' quanto tira l'elica ad aereo fermo.
Detto cio' dovresti prendere come spunto un'elica di primo tentativo, abbinarci un motore idoneo e valutare la spinta... poi attraverso test sperimentali valutare l'elica giusta e, se necessario, modificare anche il motore. E' un procedimento laborioso e credo inutile ai fini dell'aeromodellismo. In questo ambito si parte dall'esperienza e si fanno modifiche al fine di ottimizzare, per quanto possibile, le prestazioni del modello e del motore.
Ritornando al caso tuo io farei cosi': conosco le dimensioni dell'elica originale, quindi cerco un BL che sia idoneo a funzionare con un'elica simile e magari che abbia anche i dati di spinta relativi a quell'elica in modo da verificare se ho fatto la scelta giusta. Acquisterei qualche elica in piu', magari un diametro maggiore e passi diversi. Farei qualche test valutado l'assorbimento in primo luogo e verficando che quest'ultimo non ecceda la corrente massima (soprattutto con l'elica di diametro maggiore) e poi farei qualche prova in volo valutado velocita' e autonomia. Se poi vuoi fare qualcosa di piu' potresti utilizzare un software come Motocalc che ti permette di simulare il tutto e avere i dati di spinta e velocita' non solo a punto fisso ma anche a velocita' diverse. Ma forse per un modello cosi' piccolo non ne vale la pena...
Questo e' tutto, spero di non averti confuso le idee e di essere riuscito a spiegarmi bene. Se ho detto qualche fesseria siete pregati di correggermi

Saluti!

Grazie infinite per le informazioni.
Francamente non immaginavo tante difficoltà, anche se non dubitavo che ce ne fossero.

Adesso ho poco tempo, e prometto di ritornare sull'argomento se vorrete condividerlo, ma posso dire questo:

Ho preso un AP-03 da 7400Kv e eliche GWS 4025.
Consigliate erano le 3020 ma essendo esaurite ho preso quelle pensando al passo simile e magari accorciandole un pò.

Risultato:
Spinta paragonabile, o inferiore all'originale, e assorbimento alle stelle...
Accorciando le estremità dell'elica, rendendola simile a una 3025 la spinta naturalmente diminuiva ma l'assorbimento la seguiva di poco...

E' finita che ho rimontato il motore a spazzole con riduttore e elica originale.

Quello che volevo ottenere era solo un pò di spinta in più con lipo 1s senza le complicazioni delle modifiche a 2s,
con motore originale il modello, per quanto molto godibile, mi sembra un pò sottodimensionato... praticamente si vola a manetta...

A presto e grazie...

Nel frattempo accetto consigli...

[Sebas86]

Originalmente inviato da Blekmacigno

Ho preso un AP-03 da 7400Kv e eliche GWS 4025.
Consigliate erano le 3020 ma essendo esaurite ho preso quelle pensando al passo simile e magari accorciandole un pò.

Risultato:
Spinta paragonabile, o inferiore all'originale, e assorbimento alle stelle...
Accorciando le estremità dell'elica, rendendola simile a una 3025 la spinta naturalmente diminuiva ma l'assorbimento la seguiva di poco...

E' finita che ho rimontato il motore a spazzole con riduttore e elica originale.

Che strano il fatto della poca spinta. Ci credo al fatto che assorbe tantissimo...gli assorbimenti li hai misurati con un watt meter oppure hai dedotto dall'autonomia?
Ho cercato qualche info su internet e ho scoperto che l'elica originale e' una (circa) 5x2.7 (o meglio una 130x70mm). Forse io avrei preso questo motore e avrei fatto qualche prova sia con eliche piccole ad alto passo (magari una 3x3) sia con eliche un po' piu' grandi puntando comunque ad avere un passo elevato visto che cerchi un po' di velocita'.
Comunque se hai la possibilita' di provare il BL che hai acquistato con una 3x3 fallo, non e' un'ottima idea accorciare le eliche
Saluti!

[Blekmacigno]

Non ho misurato l'assorbimento, non ho un wattmetro... ma mi è bastato vedere scaricare al cut off la lipo in pochi secondi.

Ho visto il motore. E' un 4000KV che avrà certamente meno giri ma più coppia.
La cosa strana però è che consigliano la stessa elica del motore che ho preso io (7400KV) la 3020...
Allora mi chiedo: come fa ad avere 60g di spinta rispetto ai 40 del mio con la stessa elica ma girando meno forte (almeno in teoria)?

Mi sfuggono alcuni passaggi.

Ok che quel motore non raggiungerà mai i 7400 giri/V a causa del freno dato dall'elica che gira, ma se ha la stessa elica, e considerando che l'altro motore ha più coppia, la velocità dell'elica sarà maggiore o minore con il 4000KV per fornire più spinta?

Inoltre non riesco a chiarirmi bene una cosa:
perchè un'elica che gira più forte ma ha meno spinta, farebbe andare l'aereo più veloce di un'elica che gira piano ma spinge forte, se poi la forza delle due eliche si eguaglia?


P.S.
quei motori non mi convincono molto cmq.... quello che ho preso io ha parecchi giochi, e inoltre per girare bene ho dovuto lubrificare asse e cuscinetti.

[Sebas86]

Originalmente inviato da Blekmacigno

Allora mi chiedo: come fa ad avere 60g di spinta rispetto ai 40 del mio con la stessa elica ma girando meno forte (almeno in teoria)?

Questo perche' i dati di riferiscono a una configurazione a 1 cella per il tuo motore (che immagino sia questo) e per una configurazione a due cele per il motore da 4000 giri/volt. Infatti:

Test data (HobbyKing AP-03 7500kv Brushless Micro Motor (3.1g)):
3020 prop (Recommended)
Voltage: 3.7V
Current: 2.1A
Thrust: 44g


Test data (HobbyKing AP03 4000kv Brushless Micro Motor (3.1g)):
3020 prop (Recommended)
Voltage: 7.4V
Current: 1.7A
Thrust: 61g

Ora le cose che puoi fare sono due:
1. Aspetti che ti arrivino le eliche 3x3, intanto ti posso mandare io per posta una 3x2, tanto ho il pacchetto da 6, un'elica in meno non mi cambia la vita , almeno puoi fare qualche prova

2.Acuisti il motore da 4000 giri/volt e lo provi con un'elica da 5 pollici di diametro e un passo elevato (magari una 5043)

3. Inizi a pensare a una configurazione a 2 celle con il motore da 4000 giri/volt e una 3x3

Io forse andrei per gradi cominciando dalla soluzione numero 1....

Originalmente inviato da Blekmacigno

Ok che quel motore non raggiungerà mai i 7400 giri/V a causa del freno dato dall'elica che gira,

Questo non e' del tutto esatto. La costante kv che caratterizza il motore e veramente una costante. Nel senso che, a prescindere dall'elica se tu alimenti il motore con 1 volt, quest'ultimo girera' a un nuero di giri pari a kv * 1 . Il problema e' che in realta' ogni motore BL ha una sua resistenza interna quindi se passa corrente vi e' anche una caduta di tensione proporzionale alla corrente che attraversa il motore stesso. Quindi piu' e' alta la corrente e maggiore e' la caduta di tensione che vede il motore, in altre parle non lo stai alimentando alla tensione della batteria ma a questa devi sottrarre la caduta di tensione data da (resistenza interna) x (corrente).
NB. un altro contributo alla caduta di tensione e' dato dalla resistenza interna della batteria... discorso analogo.