Flugzeitberechnung |
Siehe auch: AntriebsTheorie, Einsteigertipps
Inhaltsverzeichnis
Flugzeit von MikroKoptern
Die Flugzeit von MikroKoptern hängt von den folgenden Faktoren ab:
- Lipo Kapazität
- Gewicht incl. Nutzlast
- Motor/Propeller Kombination
- Verlusten (Wind, Flugstil,...)
Um die maximale Flugzeit abzuschätzen, gibt es folgende Möglichkeiten:
- für Standard-Sets kann man die Kurven unten benutzen
- man kann die Software "Flugzeit rechner" benutzen
- man kann es manuell anhand der Motorkurven bestimmen
Wie liest man die Kennlinien ab?
Die Kurven wurden mit der Software von Marc erstellt.
Es wird für die Berechnung eine real gemessene Motor/Propeller-Kennlinie zu Grunde gelegt.
Flugzeit über Lipo-Kapazität
Hier sehen wir die Kurve "Flugzeit über Lipo Kapazität" eines Quadro XL
Auf der unteren Skala sehen wir Lipo Kapazität und auf der oberen Skala sehen wir die Flugzeit.
Wenn wir herausfinden möchten, wieviel Flugzeit mit einem 6600er Lipo erreicht werden könnten, muss man folgendes machen:
- Wir suchen die 6600 auf der unteren Skala
- jetzt gehen wir hoch, bis wir die Kurve erreichen
- auf der linken Skala sehen wir die entsprechenden Flugzeit (fast 34 Minuten)
Die Kurven sind mit realistischen Lipo-Gewichten berechnet. Sie berücksichtigt, dass höhere Kapazität höheres Gewicht bedeutet.
Man kann auch anhand der Kurve zu sehen, dass die maximale Flugzeit mit einer Kapazität von 14.000mAh erreicht wird. Das ist der Punkt, wo die zusätzlichen Lipos-Gewichte sich negativ auf die Flugzeit auswirken.
Flugzeit über Nutzlast
Zusätzliche Nutzlasten Verringerung der Flugzeit natürlich.
Es gibt drei Kurven, die vom Flugstil abhängen.
Die höchste Flugzeit erreicht mal mit langsamen Schweben, weil da die geringsten Verluste zu erwarten sind.
Wenn man herausfinden möchte, welche Flugzeit mit 500g Nutzlast zu erwarten ist, geht man wie folgt vor:
- Nutzlast[g] auf der unteren Skala suchen
- jetzt gerade nach oben gehen, bis man die Kurven "sportlich", "normal" oder "Schweben (hovering)" erreicht
- links dann die Zeit ablesen
In diesem Beispiel beträgt die Flugzeit zwischen 13 und 20 Minuten, je nach Flugstil.
Theoretische Ermittlung der Flugzeit
Wer seinen theoretischen Wert ausrechnen möchte, kann das so machen:
Gesamtgewicht incl. Akku ermitteln
Das waren bei meinem Hexa ca. 2150g
--> 1000g Leergewicht plus 1150g Lipos
Den Wert teile ich durch 6 (weil sechs Motoren) --> 358g pro Motor
Schub pro Motor = Gesamtgewicht / Anzahl Motoren
Strom ermitteln
Jetzt ermittelt man den Strom, den der Motor zum Schweben braucht (genauer: Eingangsstrom des BL-Reglers)
Dazu benutzt man diese Kennlinie:
(Diese Kennlinie gilt für ROXXY2827-35 und MK2832-35 (früher auch bekannt als MK2832/52) an 4S Lipo)
Anhand der Kurve kann man bei ca. 358g einen nötigen Strom von ca. 2,5A ablesen.
Jeder Motor braucht also 2,5A, um seinen Teil des Gesamtgewichtes zu tragen.
Es ergibt sich ein Gesamtstrom von 2,5A * 6 = 15A
Maximale Flugzeit anhand der Akkukapazität berechnen
Der Hexakopter ist in diesem Beispiel mit zwei 5000mAh-Lipos ausgestattet gewesen.
Die Formel ist:
t (in Stunden) = Lipokapazität / Gesamtstrom
t = 10Ah / 15A = 0,666h
Die Zeit in Minuten ist also:
t = 60 * 10 / 15 = 40 Minuten
Eigenverbrauch und sonstige Verluste
Der oben ermittelte Wert ist ein idealer Wert, der die absolute Obergrenze angibt.
Man müsste eigentlich berücksichtigen:
die Schubkennlinie ist bei einem 100% geladenen LiPo aufgenommen worden. Der Schub sinkt etwas, wenn die Spannung im Flug sinkt
- Eigenverbrauch
- Verwirbelungen
- Verluste durch Lageregelungen und beim Steuern
- sonstige Verluste (z.B. im Kabel usw.)
Als Überschlagswert kann man ca. 10% Verluste rechnen.
Also kommt man auf:
t = 90% * 60 Minuten * Lipokapazität / Gesamtstrom
t = 0,9 * 60 * 10 / 15 = 36 Minuten
Test der Theorie
Das wollten wir testen und dabei ist dieses Video entstanden:
Siehe auch Rechtzeitiges Landen
Software-Tool zum Bestimmen der Flugzeit
Die Berechnung geht auch sehr elegant mit einem Tool von Marc:
http://forum.mikrokopter.de/topic-21052-1.html
Test bei einem Flugzeit-Wettbewerb
Wir hatten mit dem Software-Tool für einen Hexa2 und Hexa-XL bei maximaler Lipo-Bestückung folgende Graphen ermittelt:
Somit hatten wir für den Hexa2 eine Flugzeit von ca. 35 Minuten und für den Hexa-XL ca. 40 Minuten berechnet.
Das konnten wir in der Praxis durchaus nachvollziehen:
(Video)
Gewichte und Flugzeiten der MikroKopter
MikroKopter als Quadro
- mit
- 4 Motoren
- 48cm Achsabstand
- Navi-GPS-MK3Mag
- GPS-Haube
- Flexlander-L Landegestell
wiegt 640g ohne Akku
Maximale (rechnerische) Flugzeiten:
MikroKopter als Quadro XL
- mit
- 4 Motoren MK3538
- 56cm Achsabstand
- Navi-GPS-MK3Mag
- Flexlander-XL Landegestell
wiegt 970g ohne Akku
Maximale (rechnerische) Flugzeiten:
Lipo |
max.Flugzeit |
mit 400g Nutzlast |
mit 800g Nutzlast |
29min |
18min |
15min |
MikroKopter als Hexa / Hexa2
- mit
- 6 Motoren
- 56cm Achsabstand
- Navi-GPS-MK3Mag
- Flexlander-XL Landegestell
wiegt 1000g ohne Akku
Maximale (rechnerische) Flugzeiten:
Lipo |
max.Flugzeit |
mit 200g Nutzlast |
mit 500g Nutzlast |
mit 750g Nutzlast |
21min |
18min |
14min |
11min |
|
28min |
25min |
19min |
16min |
MikroKopter als Hexa-XL
- mit
6 Motoren MK3538
- 56cm Achsabstand
- Navi-GPS-MK3Mag
- Hilander-26 Landegestell
wiegt 1600g ohne Akku
Maximale (rechnerische) Flugzeiten:
Lipo |
max.Flugzeit |
mit 200g Nutzlast |
mit 500g Nutzlast |
mit 750g Nutzlast |
mit 1000g Nutzlast |
mit 1250g Nutzlast |
mit 1500g Nutzlast |
28min |
24min |
21min |
18min |
16min |
14min |
13min |
Kennline der Motoren hier: MK3538
MikroKopter als Okto / Okto2
- mit
- 8 Motoren Roxxy
- 77cm Achsabstand
- Navi-GPS-MK3Mag
- Flexlander-XL Landegestell
wiegt 1260g ohne Akku
Maximale (rechnerische) Flugzeiten:
Lipo |
max.Flugzeit |
mit 200g Nutzlast |
mit 500g Nutzlast |
mit 750g Nutzlast |
mit 1000g Nutzlast |
17min |
16min |
14min |
12min |
9min |
|
24min |
21min |
18min |
16min |
13min |
|
35min |
32min |
27min |
24min |
21min |
MikroKopter als Okto XL
- mit
8 Motoren MK3538
- 95cm Achsabstand
- Navi-GPS-MK3Mag
- Hilander-26 Landegestell
wiegt 1830g ohne Akku
Maximale (rechnerische) Flugzeiten:
Lipo |
max.Flugzeit |
mit 200g Nutzlast |
mit 500g Nutzlast |
mit 750g Nutzlast |
mit 1000g Nutzlast |
mit 1500g Nutzlast |
24min |
22min |
19min |
17min |
16min |
13min |
|
35min |
32min |
28min |
26min |
24min |
21min |
Zeit über Lipo |
Zeit über Nutzlast mit 6600/4s |
Zeit über Nutzlast mit 10.000/4s |
Zeit über Nutzlast mit 2 * 6.600/4s |
Gewichte der 4S-Lipos
Lipo |
Spannung |
Kapazität |
Gewicht |
14,8V |
2,2Ah |
238g |
|
14,8V |
3,3Ah |
365g |
|
14,8V |
5,0Ah |
520g |
|
14,8V |
6,6Ah |
715g |
Gewichte der 3S-Lipos
Achtung, die Motorkennlinie muss auch mit 3S aufgenommen worden sein (die vom 2827-34 gilt hier nicht)
Lipo |
Spannung |
Kapazität |
Gewicht |
11,1V |
1,8Ah |
153g |
|
11,1V |
2,2Ah |
179g |
|
11,1V |
3,3Ah |
269g |