Leistung und Wirkungsgrad HE209
1. Die mit dem Logger gemessenen Sinkgeschwindigkeiten liegen im antriebslosen Gleitflug zwischen 1.2m/s im schnelleren&xnbsp; Gleitflug und 0.8m/s im Langsamflug.&xnbsp;
Zum Vergleich: Prof. Dr. Ing. Demuth [1] gibt für ein normales Motormodell mit Fahrwerk und quadratischem Kastenrumpf bei einer Flächenbelastung &xnbsp;von m/A = 20g/dm2 mit Clark Y eine Sinkgeschwindigkeit vsink = 0.75m/s an.
Ich gehe beim vorliegenden Modell (Masse m = 1,78kg, Flächenbelastung m/A = 20g/dm2) wegen des sehr hohen Kastenrumpfes von vsink = 1m/s aus. Die weiteren Überlegungen gründen auf der Annahme, dass sich Gleit- und Horizontalfluggeschwindigkeit nicht wesentlich unterscheiden.
2. Die für den Horizontalflug notwendige Leistung beträgt unter diesen Voraussetzungen
3. Im Propellerflug mit Compact 300/7.4V [2] und Propeller 11x6 sind dafür 3.7A bei 14.7V laut Messprotokoll HE209-1-logd erforderlich. Das entspricht mit dem für den verwendeten Motor angegebenen Wirkungsgrad &xnbsp;bei nur 3.7A von ca. 80% einer dem Propeller zugeführten Leistung
4. Damit beträgt der Gesamtwirkungsgrad im horizontalen Propellerflug
5. Für den horizontalen Schlagflug sind dafür laut Messprotokoll HE209_5_logd mit dreistufigem Getriebe und Compact 260/8.4V [2] bei 4 Hz und hMotor = 0.7 (wegen niedrigem Strom)
erforderlich.
6. Damit beträgt der Gesamtwirkungsgrad im Schlagflug
Welche Aussagen lassen sich an Hand der Flüge von HE209 treffen?
1. Das Verhältnis des Leistungsbedarfs von Schlagflügelflug zu Propellerflug von etwa 0.5 zu 1 trifft nur für diese Modellkonfiguration (Doppelschlagflügel, Direktantrieb des Propellers) zu. Benutzt man einen viel größeren Propeller mit Getriebe, steigt auch der Wirkungsgrad dieser Auslegung. Dem stehen aber Masse und Preis des Getriebes, große Propellermasse, großes Reaktionsmoment und sehr hohes Fahrwerk entgegen.
2. Die am Modell HE209 mittels Logger ermittelten Werte für den Schlagflug stellen noch nicht das Optimum dar. Drehamplitude und Phasenverschiebung sind nur nach Gefühl gewählt. Hier führen nur Computer generierte Projekte zum Erfolg!
3. Fazit:
Im Vergleich mit einem Propeller, dessen Durchmesser in der Regel nur ca. 17% der Spannweite beträgt und deshalb nur etwa 10% des Strömungsquerschnitts eines Schlagflügels erfasst, schneidet der integrierte&xnbsp; Schlagflügel "Helling-plane" hervorragend ab. Er benötigt nur etwa die halbe Antriebsleistung. Ob damit eines Tages ein marktfähiges Elektro-Ultraleichtflugzeug oder ein unmanned Airial Vehicle gebaut werden kann, wird möglicherweise neben dem Einsatzzweck auch vom Anstieg der Energiepreise abhängen.
Quellen
[1] P. Demuth, Modell 1963, H.6/S. 162
[2] Graupner Katalog 2005 S.716