Messungen der LRK350-20-13 im Flug am 23.9.2001

 

Da wir den schönen und und sehr leichten DataLogger haben, der "direkten Draht" zum SPEEDY-BL Controller hat, war es einfach einige Steigflüge mit der ASW24 zu machen. Der "direkte Draht" besteht aus 5 Signalleitungen die direkt aus dem SPEEDY-BL über den unteren Stecker die Information bereitstellt. Die Drehzahl wird als die 3-Phasen Felddrehung gemessen, somit liegt die Frequenz bei dem LRK350-20  7 mal höher und somit 7 mal genauer, als die Luftschraubendrehung selbst.

Gemessen wurden mit einer Genauigkeit von 14 bit:

    • Motorspannung
    • Motorstrom
    • Luftschrauben-Drehzahl
    • absolute Höhe

Der DataLogger erlaubt auch die Fluggeschwindigkeit zu loggen, aber da wir nur energetische Betrachtungen anstreben (Antriebseffizienz), haben wir den Speed-Sensor nicht befestigt, den ich für Messungen der Polaren normallerweise nehme.

Die ASW24 hat eine Spannweite von 3,14m und wiegt 3,3kg. Als Energiespender dienten 10 Zellen Akkus. Die Plazierung des Motors LRK350-20-13 und des Controllers stellt in dem großem Rumpf keine Probleme dar. Die Luftschraube war eine Aeronaut 15x8. Auf dem Bild ist noch der Picolario sichtbar. Dort wurde der DataLogger befestigt.

Wir sind gegen 16 Uhr geflogen bei ziemlich windigen Wetter auf einer großräumige Wiese. Nach dem ersten Steigflug kann man schon ein bisschen Thermik sehen (90-120s). Beim zweiten Sinkflug bei ca 540s, hat Jochen richtig angestochen, ganze 70m.

 

Eine wichtige Zahl ist die Sinkleistung von ca -0,95m/s. Diese Zahl brauche ich später, um die Steigleistung zu beurteilen. Interessant ist die Akkuspannung und der Motorstrom.

Da der erster Steigflug mit 5m/s nach oben ging sollen wir us noch den Steigflug genauer anschauen ob dort nicht ungewöhnliche Phasen vorkommen.

Dank dem Piloten war der Steigflug sehr gleichmäßig, keine Akkuenergie vergeudet für Strömungsabrisse. Der zweite Steigflug zeigt das mittlere Steigen von 4m/s

Der dritte Steigflug:

Beim vierten Steigflug haben wir, speziell auf mein Wunsch hin, die Teillast bei 15A und 22A untersucht (siehe Stromdiagramm). Vollgas Steigflug benötigt 35A. Die Teillast bespreche ich hier nicht. Wir widmen uns dem mittleren Steigflug Nummer 2.

Wir nehmen die Phase zwischen 320s und 380s also 1 Minute lang.

Der Höhegewinn ist:

H=h(380)-h(320)=243,5-7,5=236m

Das 3,3kg schwere Modell hat also eine Potential Energie erreicht:

Ep=m*g*H=3,3*9,81*236=7.640 Joule oder Watt-Sekunden

In der gleichen Zeit ist das Modell mit seiner Sinkgeschwindigkeit von -0,95m/s gesunken und hat zusätzlich Potential Energie vernichtet.

Es=m*g*T*v_sink=3,3*9,81*60*0,95=1.845 Joule

Der Antrieb hat in das Modell innerhalb von 60s eine Energie von

E=Ep+Es=7.640+1.845=9.485 Joule

reingebracht. Die Frage ist, wie viel Energie hat der Antrieb aus dem Akku bezogen?

Dafür müssen wir nur das Integral über die 60s von von 320s bis 280s von U*I berechnen.

Aus dem Akku wurden

E_bat=Sum(U*I)=21.361 Joule (Volt*Amp*Sekunden)

Jetzt kann die Effizienz über alles gerechnet werden: von dem Akku, über den Controller, Motor, Luftschraube, über das Modell bis zu gewonnen Höhe.

Eta=E/E_bat=9.485/21.361=0,444=44%

So ein hohes Eta ist mir persönlich noch nicht vorgekommen, obwohl ich einige Antriebe schon vermessen hatte und Leistungsmodelle baue. Diese hohe Zahl kommt auf einige Aspekte zurück:

  • sehr hohe Effektivität des Motors,
  • kein Getriebe,
  • gut angepaßte LS
  • eine vergleichbar große Sinkleistung (verglichen mit meinen Dauerflieger, der 0,36m/s erreicht)
  • Ich werde hier nicht Euch langweilen mit den anderen Steigflügen und dem zweiten und dritten Akku. Insgesamt 12 Steigflüge! Die Effektivität bei dem ersten Steigflug war noch gering höher. Über alles kann man schon sagen, daß der Antrieb sehr effizient ist.

    Am Ende vielleicht ein Bild der Spannung des Akkus, nicht gegen die Zeit, sondern gegen die entnommene Energie (mAh). Die grüne Linie Zeigt den Motorstrom zu dieser Zeit. Im vierten Steigflug Teillast!

     

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