Rotax 912 ULS und Propeller - Drehzahl und Powersetting

Forum - Technik & Flugzeuge
  • Moin,

    ich würde nicht nach bestimmten Werten wie 4800u/min bei 180km/h oder so gehen, sondern das am Flieger ausprobieren, wenn der Propeller einstellbar ist. Das ist meiner Meinung nach das effektivste Tuning für jeden Flieger.

    Ich habe an meiner FK9 das Ganze so gemacht:

    Startdrehzahl auf 5200u/min, da Rotax sagt, nicht weniger Drehzahl bei hohen Leistungen ( liegt vermutlich an der Zündung ).

    Werte notieren für Startstrecke ( schätzen lassen ), Steigrate und Vmax / Drehzahl in 2000ft.

    Also starten, auf 2000ft und Gas einfach stehen lassen, bis die Kiste nicht mehr beschleunigt.

    Bei meiner FK9 war der Propeller bei Erwerb so flach gestellt, das sie beim Start 5400u/min drehte, aber ab 180km/h bei Vollgas nur noch sehr unwillig weiter beschleunigte. Der relative Anstellwinkel des Propellerblattes sinkt durch die schnellere Strömung von vorne, bis der Auftrieb/ Vortrieb zusammenbricht. Also 2 Grad mehr am Propeller->  ergibt 5200u/min beim Start und easy über 210km/h in 2000ft. Aerodynamisch kann die Zelle noch schneller, aber auch mit der höheren Pitch am Prop ist der Wirkungsgrad des Propellers das Limit für den Vortrieb. Also kann mein jetziger Propeller relativ gut den Bereich bis etwa 210km/h abdecken, ohne im Start zu langsam zu drehen. Wenn ich jetzt hingehe und den Propeller noch steiler stelle, reduziert sich Start- und Steigleistung weiter, aber der Flieger könnte noch etwas schneller fliegen, bis zu dem Punkt, an dem trotz gutem Wirkungsgrades am Propeller die Leistung nicht ausreicht, den Flieger weiter zu beschleunigen. Mit 100PS kann eine FK9 selbst mit einem Superpropeller nicht 250km/h schnell fliegen. 

    Wenn du am Breezer einen einstellbaren Propeller montierst, kannst du mit 2-3 Versuchen eine Einstellung finden, die vermutlich besser funktioniert als dein jetziger Propeller. Der scheint mir etwas zu viel Pitch zu haben. Insgesamt wird sich der Flieger nicht wesentlich (!) ändern, ein paar Prozent sind aber locker drin. Am meisten profitiert Starten und Steigen von der Einstellung, die Topspeed nicht unbedingt. 

    Angenommen der Flieger braucht 40PS, um am Punkt des besten Steigens Höhe halten zu können, bleiben im besten Fall noch etwa 50PS für Steigen und Beschleunigen über. Verbessere den Wirkungsgrad ergo Schub in dem Bereich um ein paar Prozent, bleibt die Schwebeleistung gleich und der Überschuß geht komplett ins Steigen. Bei der Reiseleistung hängt es davon ab, ob dich der nachlassende Wirkungsgrad des Propellers bremst, dann kann durch Einstellen auch hier verbessert werden. Reine Mehrleistung bei gleichem Wirkungsgrad bring nicht viel, da das bremsende Moment der Widerstand der Zelle ist, und der steigt im Quadrat der Geschwindigkeit, somit sind ein paar Prozent dann kaum zu spüren. 

    Kurz noch Offtopic: Um einen Flieger ohne wilde Modifikationen schneller zu machen ( oder sparsamer bei gleichem Tempo ) ist es am effektivsten, Gewicht zu reduzieren. Jedes Kilo zählt, sowohl beim Start als auch bei der Reiseleistung. Wenn ich sehe, was manche Flieger allein als Tasche dabeihaben mit Laptop, Headsets, Brille, Karten, Akku, Limo, Handbüchern, AIP etc, da würde ich gerne mal wiegen, 5kg sind wohl eher die untere Norm. Dann finden sich im Flieger noch Bremsklötze, Erdanker, Ersatzschläuche, Abdeckplanen, Sitzkissen und nochmal ein Satz alter Karten. Ohne Schraubenzieher sind da locker 5kg weniger machbar, Biotuning mal ganz ignoriert. Und am Flieger sind auch etliche Pfunde versteckt: Ledersitze, Polster für die Gurte, Instrumente.. die Rückenlehne bei meiner FK9 wiegt mit Teillederbezug jeweils etwas über 3 kg. Ich baue an einer neuen Lehne, die wird bequemer und etwa 1kg weniger wiegen. Radschuhe bringen bei meiner Kiste so gut wie keine extra Geschwindigkeit, wiegen aber 3-4kg und so weiter etc. 

    Gruß Raller

  • # Gerd: was genau am Propeller anders ist als am Vorgänger ist schwer zu sagen. Sind alle Blätter gleich eingestellt? Da reagieren die Propeller relativ deutlich drauf. Wurde am Motor was gemacht? Auch das ändert spürbar den Verbrauch, z.B. eine Vergaserrevision. Der Verbrauch des Motors wird durch den Propeller bestimmt, der absorbiert die Leistung und erzeugt daraus Lärm, Luftwirbel und Vortrieb. Niedrigere Drehzahl heisst nicht niedrigerer Verbrauch. Es gibt ein Diagramm für Verbrennungsmotoren, auf dem quasi der Verbrauch pro produziertem PS im jeweiligen Lastbereich wie Volllast oder 50% eingezeichnet wird. Das Diagramm zeigt dann, in welchem Bereich der Motor am wenigsten verbraucht. Nennt sich Brake-Specific-Fuel-Consuption, glaube ich. BSFC- Diagramme sehen aus wie Höhenlinien von Karten und werden auch Muscheldiagramm genannt. Hier mal ein Beispiel:




    Im besten Fall liefert der Motor hier 1kw/h bei 240gr Spritverbrauch, im dümmsten Fall braucht er das Doppelte. Die Kunst mit einem Propeller wäre es jetzt, für die geforderte Leistung die Drehzahl in den grünen Bereich des Diagramms zu bekommen. Die Kurve ist von einem Golf und der Motor hat andere Anforderungen als der Rotax. Ich habe kein Diagramm des Rotax da, aber der grüne Teil dürfte um die 5000u/min liegen. Der Rotax ist darauf ausgelegt, in dem Bereich 2000 Stunden lang ohne laufzeitbedingte Defekte wie Verschleiß etc zu laufen. Deswegen schadet es dem Motor auch nicht, mit 5000u/min dauerhaft betrieben zu werden. Ein Automotor ist darauf ausgelegt, im Schnitt nicht mehr als 40% seiner Maximalleistung über seine Lebenszeit abzugeben. Sieht ähnlich aus, ist aber innen drin ganz anders ausgelegt.

    Bei eurem Propeller kommt es drauf an, wo ihr im Diagramm wärt: schon zu steil, dann bringt mehr Pitch nix. Bei zu flach schon. Das ist aber am einfachsten durch ausprobieren zu erreichen. Im Zweifel eher etwas höher drehen als zu niedrig.

    Gruß Raller

  • Auch alle Steuerzeiten und Ventilöffnungszeiten sind für den Bereich um 5000 Rpm bei dem Rotax optimiert.
    Beim Einstellen des Propellers sind die auch die meteorologischen  Bedingungen entscheidend.Wenn man die Steigung einstellt sollte das nahe der Standardatmosphäre Bedingungen erfolgen. Wenn der Propeller bei 1013 und 15 Grad bei 5500 unter Last  steigt, dann kann er bei anderen Temperaturen auch mal 5800 oder 5300 bringen. Das passt dann.
    Auch die Höhenlage ist entscheidend. Wir verwenden für Südafrika die im Hochland stationierten (4000-5000 Fuß Platzhöhe) Propeller (wenn nicht verstellbar) mit anderer Steigung als an der Küste.
    Mein Kumpel aus Südafrika sagt immer wenn er bei uns ist: Ihr fliegt ja in flüssiger Schokolade.

  • raller schrieb:
    Kurz noch Offtopic: Um einen Flieger ohne wilde Modifikationen schneller zu machen ( oder sparsamer bei gleichem Tempo ) ist es am effektivsten, Gewicht zu reduzieren. Jedes Kilo zählt, sowohl beim Start als auch bei der Reiseleistung.
    Dem muss ich leider teilweise widersprechen.

    Das gilt nur wenn der Flieger im Betrieb fern jeder Laminardellenkante ist.

    Eine Dimona ist ein prominentes Beispiel, das zwar schwerer schlechter steigt, aber in der Reise schneller ist.

    Auch für diverse schnelle Motorflieger gilt das, die RVs müssten das tendentiell auch haben.

    PeterBreez schrieb:
    Es stellt sich nur die Frage, ob das die erhebliche Investition in einen neuen Propeller rechtfertigt...

    Dazu ein klares ja.

    Abgesehen davon, dass ein im Flug verstellbarer Prop noch besser ist (und Constant Speed erst recht), gibt es keine günstigere Möglichkeit einer vernünftigen Parameteranpassung.

    Das Jonglieren zwischen Startleistung, Steigleistung und Reiseleistung ist nur damit grundsätzlich möglich. Ein fester Prop kann da nie mithalten.

    Und Neuform gehört da sicherlich zu den etwas teureren aber eben auch besseren.

  • Ich habe eine Frage zum Neuform Prop auf einer 80 PS C 42: Ich habe das Wiki von Ralle gelesen. Jetzt gibt allerdings Neuform an, dass der Prop im Startlauf am Boden nicht über 4800 drehen soll. Mit dieser Einstellung macht der Rotax im Horizontalflug maximal 5450 RPM bei Vollgas. 

    Wenn ich den Ausführungen von Ralle folge, würde das heissen, dass der Neuform Prop ein Rotax -Schädling ist, weil er ja nur relativ niedrige Drehzahlen "zuläßt". Oder ist es dann gar kein Problem praktisch ständig mit "Vollgas" zu fliegen, da man nicht über die 5500 RPM kommt? 

    Oder wo ist mein Denkfehler? 

    Danke für Eure Tips. 

  • Moin,

    vorneweg: ich habe nur ungesundes Halbwissen, mein Namensvetter kann da eventuell noch korrigierend nachtragen.

    Der 80PS Rotax ist auch aufgrund seiner geringeren Verdichtung nicht ganz so betroffen von Klopfen und Klingeln bei hoher Last unter relativ niedrigen Drehzahlen.

    Der Propeller hat mit der Drehzahl die Lärmmessung bestanden und wenn ich ins Kennblatt schaue, haben fast alle Propeller eine relativ geringe Drehzahl beim Start. Es gibt ein paar zugelassene Propeller, die einstellbar sind, z.B. beide Neuform-Propeller, sowohl der 2- als auch der 3-Blatt.

    Wie schnell fliegt die C42 denn bei Vollgas in 2000ft? Und wie genau zeigt der Fahrtmesser an?

    Wenn du den Propeller flacher stellst, hast du bessere Werte bei Start und Steigen, aber auch höhere Drehzahl ( nicht zwingend Verbrauch ) auch im Reiseflug. 

    Der Motor kann die 5400u/min locker ab, er ist ab 5600u/min limitiert auf 5 Minuten.

    Da meine Kiste nie über 5500u/min auch im schnellen Steigflug kommt, lasse ich das Gas stehen, bis ich die Reisehöhe erreicht habe. Es gibt die Technik, nach dem Start die Leistung etwas zurückzunehmen, aber ich bin beim Start schon in dem Bereich der erlaubten Dauerleistung. 

    Ich würde mal probieren, den Propeller so einzustellen, das er die 5600u/min bei Vollgas in 2000ft knapp erreicht. Damit hast du vermutlich 150u/min mehr beim Start und leicht bessere Werte. Je nachdem, wann der Propeller seinen Wirkungsgrad verliert, kannst du bei der Reiseleistung leicht zulegen oder auch leicht verlieren. Es wird einen Grund geben, warum der Propeller die Einstellung laut Kennblatt haben soll...

    Gruß Raller

  • BravoEcho schrieb:
    Oder ist es dann gar kein Problem praktisch ständig mit "Vollgas" zu fliegen, da man nicht über die 5500 RPM kommt? 
    5500 im Stand bedeuten irgendwas um 5800 im Steigflug (je nach Flugzeug). Passt also. Wenn man ihn noch flacher stellen würde, z.B. auf 5800 am Boden, würde das bedeuten, dass man schon während des Startlaufs das Gas reduzieren muss, um den Motor nicht zu überdrehen. Und beim Durchstarten nicht Vollgas geben darf, weil selber Effekt.


    Chris

  • BravoEcho schrieb:
    Jetzt gibt allerdings Neuform an, dass der Prop im Startlauf am Boden nicht über 4800 drehen soll. Mit dieser Einstellung macht der Rotax im Horizontalflug maximal 5450 RPM bei Vollgas. 
    Ich bin wahrscheinlich der Letzte, der mit seiner 2m Holzlatte überhaupt was zum Thema Neuform-Propeller schreiben dürfte aber bist Du sicher, dass damit die Motordrehzahl gemeint ist? Gerade durch unterschiedliche Motorenkonzepte mit und ohne Getriebe kann sich ein Prop-Hersteller doch eigentlich dabei nur auf die Propellerdrehzahl beziehen. Mit entsprechender Übersetzung könnte ein Motor im fünfstelligen Bereich drehen und der Prop macht nur ein paar Umdrehungen/min oder anders herum, der Motor läuft knapp über Standgas und der Prop dreht an die 10.000 U/min (Extrembeispiel zur Veranschaulichung).

    Gruß Lucky

  • Besser nur von Motordrehzahl reden, alles andere verwirrt nur, weil je nach Getriebeuntersetzung andere Prop-Drehzahlen rauskommen...

    Chris

  • Mr. Lucky schrieb:
    dass damit die Motordrehzahl gemeint ist?
    Jep.

    Aus mir unerfindlichen Gründen wird bei den D-E und D-M von Propellerdrehzahlen geredet, in der UL-Szene aber von Motordrehzahlen...

    Vermutlich weil die E/M traditionell an Propeller gewöhnt sind, für Getriebemotoren aber die Motordrehzahl sinnvoll ist, 

    Führt dann auch bei zu Lycomingusern zum Glauben, man dürfe den Rotax nicht oversquare fliegen (Ladedruck in Zoll< Drehzahl in hundert)

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