Info zu Propeller
Was ist ein Propeller?
Propeller, auch Props genannt, sind die heimlichen Helden einer FPV-Drohne. Sie spielen eine entscheidende Rolle bei der Erzeugung von Schub, der das Quad vom Boden abhebt und es ihm ermöglicht, sich in verschiedene Richtungen zu bewegen. Allerdings übersehen viele Drohnenpiloten oft, wie wichtig es ist, die richtigen Propeller auszuwählen, was zu Problemen wie erhöhtem Lärm, verkürzter Flugzeit oder sogar Motorausfall führt.
In diesem Tutorial bieten wir einen umfassenden Leitfaden zu den verschiedenen Faktoren, die die Leistung von FPV-Drohnenpropellern beeinflussen, einschliesslich Steigung, Form und Anzahl der Blätter. Egal, ob Sie Anfänger oder erfahrener Pilot sind, dieser Leitfaden hilft Ihnen dabei, die richtigen Propeller für Ihren Quadrocopter auszuwählen und so Ihr Flugerlebnis zu verbessern. Erfahren Sie alles, was Sie über Propeller wissen müssen, und bringen Sie Ihre FPV-Drohne in neue Höhen.
Propelleranweisungen
Propellerrichtung: CW und CCW
Propeller sind so konstruiert, dass sie sich entweder im Uhrzeigersinn (CW) oder gegen den Uhrzeigersinn (CCW) drehen. In einem Quadcopter drehen sich zwei Motoren im Uhrzeigersinn und die anderen beiden drehen sich gegen den Uhrzeigersinn. Daher ist es wichtig, die Propeller anhand der vorgesehenen Drehrichtung auf die Motoren abzustimmen.
Bei einer FPV-Drohne erzeugt die aussermittige Platzierung der Propeller sowohl Schub als auch Rotation um die Mitte der Drohne. Um dieser Drehung entgegenzuwirken, müssen zwei CW- und zwei CCW-Requisiten verwendet werden.
Um einen Abwärtsschub für den Start der Drohne zu erzeugen, sollten sich die Propeller so drehen, dass die Vorderkante zuerst die Luft durchschneidet und die Luft dann durch die Hinterkante entweicht. Sie können die Richtung eines Propellers leicht bestimmen, indem Sie seine Vorderkante identifizieren, die auf dem Blatt oft als CW oder CCW gekennzeichnet ist.
Wie montiert man Propeller?
Standardmässig geht Betaflight davon aus, dass sich die Motoren drehen, wie im Diagramm unten dargestellt. Das bedeutet, dass Sie die CW-Stütze an den Motoren oben links und unten rechts montieren sollten.
Profi-Tipp:
Um es leichter zu merken, beachten Sie einfach, dass sich alle vorderen Requisiten in die FPV-Kamera drehen, während sich die hinteren Requisiten in die Rückseite des Quadcopters drehen.
Es gibt drei Arten der Propellermontage in FPV-Drohnenmotoren: M5-Gewindeschaft, T-Montage und Presspassung.
M5-Gewindeschaft (5 mm) ist bei 5-Zoll-FPV-Drohnen (und grösseren Rigs) am häufigsten anzutreffen. Der Propeller wird an einer Welle mit M5-Gewinde am Ende befestigt und mit einer selbstsichernden Mutter (auch „Nylonmutter“ genannt) festgeschraubt. An der Motorglocke befinden sich oft Zacken, die sich in den Propeller graben und ihn an Ort und Stelle halten.
Beim T-Mount wird der Propeller an einer 1 mm oder 1,5 mm dicken Motorwelle befestigt und mit zwei M2-Schrauben an der Oberseite der Motorglocke befestigt. Diese Montage ist bei weniger leistungsstarken 2″-, 3″- und 4″-FPV-Drohnen beliebt.
Press-Fit (oder Friction-Fit) ist bei kleinen FPV-Drohnen wie Tiny Whoops und Toothpicks beliebt, da diese Befestigung extrem leicht ist. Da diese Drohnen relativ wenig Leistung haben, ist es unwahrscheinlich, dass die Propeller selbst bei Unfällen wegfliegen.
Propellergrösse
Die Propellergrösse wird in Zoll (1″ = 2,54 cm) angegeben.
Bei der Beschreibung von Propellern gibt es zwei Arten von Formaten:
L x P x B
LLPP x B
L – Länge, P – Teilung, B – Anzahl der Flügel:
Beispielsweise sind 6x4,5x2-Propeller (auch bekannt als 6045x2) 6 Zoll lange 2-Blatt-Propeller und haben eine Steigung von 4,5 Zoll. Ein weiteres Beispiel ist 5x4x3 (auch bekannt als 5040x3), ein 5-Zoll-Propeller mit drei Blättern und einer Steigung von 4 Zoll.
Am Ende der Zahlen steht manchmal „BN“, was „Bullnose“ bedeutet.
Möglicherweise sehen Sie nach den Grössenangaben auch „R“ oder „C“, z. B. 5x3R. „R“ gibt die Drehung des Propellers an, was für „umgekehrt“ steht. Es sollte an einem Motor montiert werden, der sich im Uhrzeigersinn dreht. „C“ ist das Gegenteil und sollte bei Motoren verwendet werden, die sich gegen den Uhrzeigersinn drehen. Normalerweise wird der Buchstabe „C“ jedoch ignoriert.
Ein Propeller wird als „schwerer“ bezeichnet, wenn der Durchmesser, die Steigung, die Anzahl der Blätter oder alle erhöht werden. Um eine schwerere Stütze zu drehen, ist mehr Drehmoment erforderlich als für eine leichtere Stütze.
Propellerlänge:
Die Länge eines Propellers bezieht sich auf die Grösse der Scheibe, die er erzeugt, wenn er sich dreht (oder auf den Abstand von einer Spitze eines zweiblättrigen Propellers zur anderen).
Propeller erzeugen Schub, indem sie Luft drehen und bewegen. Je schneller sich der Propeller dreht, desto mehr Luft kann er bewegen, was mehr Schub erzeugt.
Wenn die Propellersteigung und die Blattanzahl gleich sind, kann ein längerer Propeller mehr Schub erzeugen, da er die Oberfläche vergrössert. Das bedeutet, dass Sie schneller beschleunigen können, dafür aber auch mehr Leistung vom gleichen Motor benötigt wird. Allerdings bedeuten längere Propeller nicht unbedingt einen schnelleren Flug – die Steigung ist ein wichtigerer Faktor.
Kürzere Propeller können sich aufgrund des geringeren Widerstands und Impulses schneller drehen und verlangsamen, was die Drohne agiler und reaktionsschneller macht.
Propellersteigung:
Unter Propellersteigung versteht man die Distanz, die ein Propeller während einer Umdrehung zurücklegt, und wird in Zoll gemessen. Im Wesentlichen geht es darum, wie weit sich der Propeller vorwärtsbewegen würde, wenn er sich durch ein festes Medium statt durch Luft bewegen würde.
Ein Propeller mit höherer Steigung bewegt mit jeder Umdrehung mehr Luft, was bei hohen Geschwindigkeiten des Flugzeugs zu mehr Schub führen kann. Dies bedeutet jedoch auch, dass der Propeller weniger Schub erzeugt, wenn das Flugzeug stillsteht.
Ein Propeller mit grösserer Steigung kann auch Turbulenzen und Propellerwellen erzeugen, die sich auf die Leistung des Flugzeugs auswirken können. Ausserdem dreht es sich langsamer, was dazu führen kann, dass das Flugzeug weniger reaktionsschnell ist. Andererseits ist ein Propeller mit geringerer Steigung reaktionsschneller und kann sich schneller auf und ab drehen, was die Manövrierfähigkeit verbessert.
Durch das Hinzufügen von Rotorblättern wird die Oberfläche vergrössert und somit mehr Schub erzeugt. Dies ähnelt dem Verlängern des Propellers, ausser dass Sie ihn in einen kleineren Scheibenbereich einbauen können. Durch die Erhöhung der Blattanzahl wird der Grip in der Luft verbessert, es wird jedoch auch weniger effizient und der Motor wird stärker belastet.
Bei FPV-Drohnenpiloten sind sowohl zwei- als auch dreiblättrige Propeller für den Renn- und Freestyle-Flug beliebt. Die meisten Piloten bevorzugen Dreiblattpropeller, da diese ein gutes Gleichgewicht zwischen Effizienz und Leistung bieten und aufgrund der grösseren Oberfläche im Vergleich zu Zweiblattpropellern mehr Halt in der Luft bieten. Andererseits sind Zweiblattflugzeuge effizienter, da sie weniger Widerstand erzeugen und weniger Strömung verbrauchen, und eignen sich daher hervorragend für das Fliegen über weite Distanzen.
Es gibt Propeller mit noch mehr Flügeln, etwa Quad-Blatt- und Hex-Blatt-Propeller. Vierblattpropeller eignen sich angeblich hervorragend für Indoor-Strecken und Kurvenfahrten, sie sind jedoch weniger effizient als Dreiblattpropeller und drehen sich bei gleichen Spezifikationen mit einer niedrigeren Drehzahl. Für den normalen Flug sind Sechskantpropeller aufgrund ihrer extremen Ineffizienz nicht zu empfehlen, sie können jedoch aufgrund ihres einzigartigen Aussehens für die Inszenierung einer Show verwendet werden. Diese Requisiten mit mehr als 3 Baldes kommen häufiger bei Micro-Quads vor, wo der Platz begrenzt ist und man das Blatt nicht einfach verlängern kann, um die Oberfläche zu vergrössern.
Gewicht:
Bei Propellern ist das Gewicht ein wichtiger zu berücksichtigender Faktor. Im Allgemeinen weisen leichtere Propeller tendenziell eine bessere Leistung auf. Schwerere Propeller haben mehr Masse an jedem Blatt und erfordern einen stärkeren Motor, um sie anzutreiben. Dies kann zu einer höheren Drehmomentbelastung führen, wodurch der Motor stärker arbeitet und möglicherweise die Gesamtleistung sinkt.
Leichtere Propeller haben ein geringeres Trägheitsmoment und können die Drehzahl schneller ändern, wodurch sich Ihre Drohne reaktionsschneller anfühlt. Sie funktionieren auch besser mit einer grösseren Auswahl an Motoren, da sie zum Hochdrehen weniger Drehmoment benötigen.
Auch die Gewichtsverteilung der Klingen macht einen Unterschied. Besser sind Propeller, bei denen der Schwerpunkt des Blattes näher an der Nabe liegt. Dies bedeutet jedoch, dass die Spitze der Stütze dünner wird und leichter bricht. Liegt der Schwerpunkt weiter von der Nabe entfernt, ist der Luftwiderstand grösser und der Propeller lässt sich schwerer beschleunigen und verlangsamen.
Es ist wichtig, zuerst die Grösse Ihres Propellers auszuwählen, da diese die Grösse des Rahmens bestimmt, den Sie verwenden können.
Welche Propellergrösse Sie wählen, hängt auch von der Flugart ab, die Sie durchführen möchten. Der 5-Zoll-Propeller ist am beliebtesten, da er vielseitig einsetzbar ist und für Rennen, Freestyle und sogar zum Tragen einer GoPro-Kamera in Originalgrösse verwendet werden kann. Der 7-Zoll-Propeller eignet sich besser für Langstreckenflüge, da er eine viel grössere Batterie aufnehmen kann.
Schub:
Der Schub wird in Gramm gemessen. Damit Ihre Drohne schweben kann, muss der Propeller für jedes Gramm, das Ihre Drohne wiegt, mindestens 1 Gramm Schub erzeugen. Um Stunts auszuführen oder einfach nur abzuheben oder vorwärtszufliegen, benötigt Ihre Drohne mehr als 1 Gramm Schub pro Gramm Gewicht.
Propeller erzeugen mehr Schub, wenn sie sich schneller drehen, und weniger, wenn sie sich langsamer drehen. Die Geschwindigkeit der Drohne beeinflusst auch die Menge des erzeugten Schubs. Einige Requisiten funktionieren gut, wenn die Drohne stationär ist, aber nicht so gut im Reiseflug, während andere bei hohen Geschwindigkeiten gut funktionieren, im Schwebeflug jedoch schlecht. Sie möchten einen Propeller, der diese Faktoren ausbalanciert und bei verschiedenen Geschwindigkeiten eine gute Schubkraft erzeugen kann.
Um den besten Propeller für Ihre Drohne zu finden, schauen Sie sich Motorschubtests an, um herauszufinden, welche Propellergrösse am besten zu Ihrem Motor passt. Denken Sie daran, dass Propeller, wenn sie in einer statischen Umgebung an einem Schubständer festgeschnallt werden, eine ganz andere Leistung erbringen, als wenn sie tatsächlich durch bewegte Luft fliegen. Propeller können in der Luft 20–30 % weniger Schub erzeugen als am Boden.
Um die Leistung des Propellers genau beurteilen zu können, muss er mit der Geschwindigkeit getestet werden, mit der Ihre Drohne normalerweise fliegt. Allerdings haben nur wenige Menschen Zugang zu Windkanälen für diese Art von Tests. Nehmen Sie Leistungstests daher mit Vorsicht vor, da diese möglicherweise keine genaue Darstellung der tatsächlichen Nutzung darstellen.
Glätte:
Im Hobbybereich wird häufig der Begriff „Glätte“ verwendet, um die Qualität eines Motors oder Propellers zu beschreiben. Das lässt sich nicht quantitativ messen, sondern ist eher ein Gefühl, das Piloten haben. Meiner Erfahrung nach sind Propeller mit geringerer Steigung tendenziell sanfter, da der Motor die Drehzahl einfacher und schneller ändern kann. Dadurch kann die Drohne schneller auf die Korrektur von Fehlern reagieren und das sogenannte „Propellerwaschen“ wird reduziert.
Geschwindigkeit:
Ein Propeller, der bei hoher Steigung viel Schub erzeugt, macht eine Drohne nicht unbedingt schneller als ein Propeller mit niedrigerer Steigung, der weniger Schub erzeugt. Wenn die Geschwindigkeit des Propellers zunimmt (gemessen in Umdrehungen pro Minute – U/min), erhöht sich auch der Luftwiderstand, wodurch mehr Drehmoment vom Motor benötigt wird, um sich zu drehen.
Die theoretische Höchstgeschwindigkeit eines Flugzeugs lässt sich mit folgender Gleichung berechnen:
Maximale Geschwindigkeit (in Zoll pro Sekunde) = Maximale Drehzahl * Propellersteigung / 60
Im wirklichen Leben können Faktoren wie Luftwiderstand, Gegenwind, Anstellwinkel usw. die Geschwindigkeit einer Drohne beeinflussen.
Der Schub beeinflusst die Beschleunigung und den Anstellwinkel, während die Drehzahl die Höchstgeschwindigkeit beeinflusst. Um die beste Geschwindigkeit für Ihre FPV-Drohne zu erreichen, benötigen Sie ein Gleichgewicht zwischen Schub und Drehzahl.
Sind grössere Requisiten besser?
1. Reaktionsfähigkeit:
Ein grösserer Propeller bedeutet ein höheres Trägheitsmoment, was zu einer verringerten Reaktionsfähigkeit führt. Dies macht sich insbesondere dann bemerkbar, wenn Motoren verwendet werden, die typischerweise 5-Zoll-Propeller wie die Grösse 2207 antreiben. Bei diesen Motoren reagiert ein 7-Zoll- oder sogar 6-Zoll-Propeller im Vergleich zu einem 5-Zoll-Propeller weniger agil auf schnelle, scharfe Steuereingaben. Zum Ausgleich benötigen Sie einen grösseren Motor, aber das erhöht das Gewicht und erfordert eine leistungsstärkere Batterie und Elektronik.
2. Schub und Effizienz:
Grössere Propeller erzeugen mehr Schub und sind dadurch effizienter – sie können sogar mit dem gleichen Motor mehr Gewicht tragen. Durch die erhöhte Effizienz erhalten Sie mehr Schub bei gleicher Leistung bzw. den gleichen Schub bei geringerem Leistungsbedarf.
3. Vibration:
Wenn Sie die Propellergrösse erhöhen, müssen Sie mit mehr Vibrationen rechnen. Dies wird durch grössere, weniger steife Rahmen verstärkt.
4. Höchstgeschwindigkeit und Handhabung des Propellerwaschens:
Grössere Propeller haben tendenziell eine niedrigere Höchstgeschwindigkeit, aber ein besseres Handling des Propellerwaschens. Allerdings sind sie oft effizienter und können höhere Geschwindigkeiten über längere Zeiträume aufrechterhalten.
Wetter und Temperatur:
Kaltes Wetter stellt Drohnen vor grosse Herausforderungen. Wie in unserem Leitfaden „ Wie man FPV im Winter fliegt “ erläutert, wirkt sich dies nicht nur negativ auf die Batterieleistung aus, sondern kann auch Auswirkungen auf die Propeller haben. Abhängig von ihrem Material können Propeller bei kalten Temperaturen steif und spröde werden, was die Wahrscheinlichkeit eines Bruchs bei einer Kollision erhöht.
Einfluss der Höhe:
Die Höhe kann die Luftdichte und damit die Leistung Ihrer FPV-Drohne drastisch beeinflussen. In Gebieten mit geringerer Luftdichte, beispielsweise in grossen Höhen, erfahren Sie bei gleicher Motordrehzahl weniger Schub. Dies führt dazu, dass sich die Drohne träger und weniger leistungsstark anfühlt, ähnlich wie bei der Verwendung von Propellern mit geringerer Steigung. Daher ist es bei Flügen in grossen Höhen ratsam, Propeller mit grösserer Steigung zu verwenden, um die verringerte Luftdichte auszugleichen.