Paramotor-Propeller und Größen - Paragliding Pura Vida

Ich möchte erklären, warum ein großer Propeller besser ist als ein kleiner. Tatsächlich werde ich alle Aspekte der verschiedenen Propellertypen und -konstruktionen behandeln. Bei der Entwicklung eines neuen Propellers müssen mehrere Parameter berücksichtigt werden: 1. Durchmesser, 2. Profil, 3. Flügeltiefe, 4. Anstellwinkel, 5. Anzahl der Blätter. Diese fünf Parameter müssen aufeinander abgestimmt sein. Wenn Sie einen Propeller haben, der gut mit einem bestimmten Motor funktioniert und Sie ihn verbessern möchten, reicht es nicht aus, nur einen Parameter zu ändern. Sie können beispielsweise nicht einfach den Propellerdurchmesser erhöhen und alles andere gleich lassen, denn der Propeller erzeugt dann mehr Widerstand für den Motor, und dieser hat nicht genügend Leistung, um die gewünschte Drehzahl zu erreichen.

Durchmesser und Schubkraft

Geschwindigkeit ist der Feind von allem, was fliegt, denn je höher die Geschwindigkeit, desto größer der Luftwiderstand. Luft verhält sich um einen Propeller herum genauso. Versucht man, Luft sehr schnell zu bewegen, entstehen an den Rändern des Luftstroms Wirbel und erhöhter Luftwiderstand. Das bedeutet, es ist effizienter, ein großes Luftvolumen mit geringerer Geschwindigkeit zu bewegen als ein kleines Volumen mit höherer Geschwindigkeit.

Das bedeutet, dass ein Propeller mit großem Durchmesser eine große Luftmasse mit geringerer Geschwindigkeit bewegt. Ein kleinerer Propeller erfasst nur eine geringe Luftmenge, und um den gleichen Schub zu erzielen, muss die Luft schneller bewegt werden, was ineffizient ist.

Beim Gleitschirmfliegen mit Motor ist ein 125-cm-Propeller nahezu Standard. Wir bei Scout Paramotors verwenden einen 132-cm-Propeller. Warum? Weil man mit einer relativ geringen Durchmesservergrößerung deutlich mehr Schubkraft erzielt.

Wie viel mehr? Nun, wenn man die Spitzen- und Mittelbereiche, die nicht zum Schub beitragen, außer Acht lässt, ergibt sich der Unterschied in der effektiven Schubzone.

Der Unterschied zwischen einem 125 cm Propeller und einem 132 cm Propeller erhöht sich auf 16%, obwohl der Durchmesserunterschied nur 6% beträgt.

Das bedeutet nicht, dass ein größerer Propeller 16% effizienter ist, aber es kommt dem nahe. Es bedeutet, dass der größere Propeller mit jeder Umdrehung 16% Luftvolumen erfasst und somit ein größeres Luftvolumen bewegt, das ausreicht, um es auch bei niedrigerer Geschwindigkeit zu bewegen.

Wie man die richtige Größe auswählt

Welche Propellergröße benötigen Sie also? Ich würde sagen, kaufen Sie den größtmöglichen. Wenn Sie bereits einen Paramotor besitzen, sind Ihre Möglichkeiten natürlich eingeschränkt, aber Sie benötigen als Sicherheitsreserve auf jeder Seite einen Abstand von 7 cm zwischen den Propellerspitzen und dem Propellerkäfig.

Wenn Sie die Möglichkeit haben, einen größeren Käfig zu wählen, tun Sie dies, sofern Sie Ihre Arme vollständig ausstrecken können, um ordnungsgemäß abzuheben.

Sie darf jedoch nicht zu groß sein. Ein wichtiger Faktor ist das Untersetzungsverhältnis, das die Drehzahl des Propellers bestimmt.

Nehmen wir drei Beispiele: einen herkömmlichen 125-cm-Propeller, einen 132-cm-Propeller und einen extremen 150-cm-Propeller; alle mit dem gleichen 185-cm³-Vittorazi-Monster-Plus-Motor.

Bei einem Untersetzungsverhältnis von 2,68 und einer maximalen Drehzahl von 8.600 U/min erreicht man kaum 3.200 U/min.

Mit einem 125-cm-Propeller erreichen die Propellerspitzen eine Geschwindigkeit von Mach 0,62 (etwa 765 km/h). Bei einem 132-cm-Propeller beträgt die Geschwindigkeit Mach 0,65. Mit einem 150-cm-Propeller läge die Geschwindigkeit über Mach 0,7.

Die ideale Drehzahl für einen Propeller beträgt Mach 0,62. Wird die Spitzengeschwindigkeit über diesen Punkt hinaus erhöht, wird der Lärm unerträglich.

Deshalb fiel unser 132-cm-Scout-Propeller beim für die Zertifizierung erforderlichen Geräuschtest in Deutschland durch. Er war etwas lauter als der zulässige Grenzwert.

Bei einem 150-cm-Propeller muss das Untersetzungsverhältnis des Motors geändert werden, um die Drehzahl niedrig zu halten.

Propellerprofil

Als nächstes ist das Profil zu berücksichtigen. Jeder Hersteller und jeder Designer wählt unterschiedliche Profile.

Vergleicht man drei gängige Typen, so hat der beliebte Helix (helix-propeller.de) ein eher gedrungenes Profil; dann gibt es den 132 cm langen Scout (scoutparamotor.com), der dem Helix ähnelt, aber stromlinienförmiger ist; und schließlich hat der e-Prop (e-props.fr) ein schlankes Profil.

Bei einem Profil kommt es nicht auf die Dicke, sondern auf die Form an. Das relativ stromlinienförmige Profil der E-Prop wird durch eine sehr interessante Fertigungstechnologie ermöglicht, die es erlaubt, sie so dünn herzustellen.

Ein weiterer Unterschied liegt in der geringeren Oberfläche des Propellers. Beim Scout-Propeller ist diese geradlinig. e-Prop war der erste Hersteller, der das untere Tragflächenprofil krümmte.

Letztendlich sind es drei verschiedene Wege, um im Grunde dasselbe zu erreichen.

Nickwinkel und Anstellwinkel

Zuletzt ist die Steigung zu berücksichtigen. Die Steigung eines Propellers ist die Strecke, die er bei einer Umdrehung zurücklegt, als würde er die Luft perfekt durchschneiden. Sie wird anhand der Flügeltiefe und des Anstellwinkels des Propellers bestimmt.

Wir bei Scout haben an einem neuen Propeller gearbeitet und einige Entscheidungen getroffen. Wir haben uns für einen Propeller mit größerem Durchmesser (132 cm) entschieden, dem größten, der sicher auf dem Scout-Chassis verwendet werden kann. Außerdem haben wir ein neues Tragflächenprofil gewählt, das in gewisser Weise vom e-Prop inspiriert ist. Zuletzt muss noch der Anstellwinkel des Propellers eingestellt werden.

Egal wie viel man am Computer recherchiert, den optimalen Anstellwinkel findet man erst im Flug mit dem Motorschirm. Wir haben in unseren Tests verstellbare Propeller verwendet, um den Anstellwinkel variieren und den optimalen Punkt ermitteln zu können.

Durch die Erhöhung des Anstellwinkels des Propellers erhöht sich die Steigung, wodurch die Belastung des Motors steigt. Ist der Anstellwinkel zu groß, reicht die Motorleistung daher nicht aus, um die gewünschte Drehzahl von 8.600 U/min zu erreichen.

Ist der Anstellwinkel zu flach, arbeitet der Propeller nicht effizient und der Motor dreht über 8.600 U/min, was zu Schäden führen kann.

Daher ist es wichtig, den optimalen Zeitpunkt für die korrekte Ladung des Motors zu finden.

Sobald die Hersteller durch Tests den optimalen Punkt gefunden haben, besteht der letzte Schritt darin, einen Festpropeller zu entwickeln, der für den Verbraucher komfortabel und einfach zu bedienen ist.

• ABSTAND ZWISCHEN DEN PROPELLERN Unabhängig vom verwendeten Propellertyp sollte aus Sicherheitsgründen immer ein Abstand von 7 cm zwischen den Propellerspitzen und dem Propellerkäfig eingehalten werden. Foto: Scout Paramotors

statische Schubprüfung

Wie erkennt man also, welcher Propeller besser ist als ein anderer oder welcher am besten für Sie und Ihren Motor geeignet ist? Generell gilt: Je größer, desto besser. Ein größerer Propeller bietet mehr Schubkraft und höhere Effizienz.

Wenn man beispielsweise drei gleich große Propeller hat, wie findet man dann den besten heraus? Am häufigsten wird dies mit einem statischen Test ermittelt. Dabei wird ein Gleitschirmmotor auf einem Prüfstand getestet und der statische Schub gemessen.

Tatsächlich erhält man aber keine verlässlichen Daten; man kann nur Daten vergleichen, die am selben Tag mit demselben Motor und unter gleichen Bedingungen (Luftfeuchtigkeit und Luftdruck) gemessen wurden. Messungen an zwei verschiedenen Tagen sind nicht vergleichbar.

Ist das sinnvoll? Bei Scout führen wir keine statischen Propellertests durch, weil ich das für sinnlos halte.

Tests in der Praxis

Es gibt bessere Methoden, Propeller zu vergleichen. Bei meinen Tests vergleiche ich als Erstes die Steigrate, die sich sehr einfach messen lässt. Man muss lediglich am selben Tag mit demselben Flügel, demselben Gewicht und demselben Piloten starten, die Bremsen lösen, um die Flugsteuerung nicht zu beeinträchtigen, und messen, wie viele Sekunden für einen Steigflug von 100 Metern benötigt werden.

Das ist die genaueste Messung des dynamischen Schubs, die Sie erhalten werden. Sie erhalten zwar nicht den Schubwert in Kilogramm, aber die Steigrate, sodass Sie vergleichen können, welcher Propeller am selben Tag und unter denselben Bedingungen mehr Schub erzeugt.

Der zweite entscheidende Testpunkt ist die Zylinderkopftemperatur nach einem 30-sekündigen Steigflug unter Volllast. Der Vittorazi Monster Plus reagiert etwas empfindlich auf hohe Temperaturen, weshalb die meisten Propeller über Kühlrippen verfügen und ein gutes Motorkühlsystem so wichtig ist.

Der vierte Aspekt ist die für den Geradeausflug erforderliche Drehzahl, da diese den Treibstoffverbrauch bei Überlandflügen bestimmt. Je niedriger, desto besser. Es empfiehlt sich, die Zylinderkopftemperatur während des Geradeausflugs zu überprüfen, dies ist aber in der Regel kein Problem.

Die drei von mir erwähnten Propeller, Helix, e-Prop und Scout, sind hinsichtlich Steigrate, Kühlung bei maximaler Leistung, Drehzahl bei Reisegeschwindigkeit und Temperatur bei Reisegeschwindigkeit identisch, und ich konnte keinen großen Unterschied feststellen.

Eines der Dinge, die Ihnen auffallen werden, ist der Unterschied im Klang. Lärm, gemessen in Dezibel, spielt in Deutschland und Österreich eine wichtige Rolle, da diese Messung dort Teil des Homologationsverfahrens ist.

Unser Scout-Motor fiel bei der Homologation durch, weil er die Grenzwerte leicht überschritten hatte, möglicherweise weil der Propeller etwas größer ist, was zu einer höheren Spitzengeschwindigkeit und einem lauteren Geräusch führt.

Mir ist außerdem ein Unterschied in der Flugleistung in großen Höhen aufgefallen. Als ich an der Icarus Trophy in den USA teilnahm, flogen wir mehrere Höhenflüge über Gebirgszüge. Ich hatte den Eindruck, dass der E-Prop in der Höhe etwas besser abschnitt. Ich konnte das zwar nicht messen, da mir die Ausrüstung fehlte, aber so fühlte es sich an.

Schließlich spielt auch die Beschleunigung eine Rolle, die vom Gewicht des Propellers abhängt. Je größer die zu beschleunigende Masse ist, desto mehr Energie wird benötigt und desto länger dauert es, bis der Propeller seine maximale Drehzahl erreicht.

In dieser Hinsicht ist der E-Prop der leichteste. Das ist kein Problem, wenn Sie hauptsächlich mit hoher Geschwindigkeit fliegen und weite Strecken zurücklegen; es ist nur dann relevant, wenn Sie viel Schubkraft benötigen, beispielsweise beim Slalomfliegen. In diesem Fall wäre ein leichterer Propeller besser.

FRISCHER KOHLENSTOFF Bei Tragflächenprofilen kommt es nicht nur auf die Dicke, sondern auch auf die Form an. Der neue Scout Paramotors-Propeller ist vom e-Prop-Tragflächenprofil inspiriert, das eine gekrümmte Unterseite aufweist. Foto: Scout Paramotors

Dreiflügelige Propeller

Ich habe einige Dreiblattpropeller ausprobiert und festgestellt, dass ich dadurch keinen zusätzlichen Schub erzielen konnte. Allerdings gab es weniger Vibrationen, und der Klang war hervorragend!

Der Klang eines dreiblättrigen Propellers ist anders. Ich dachte, er sei lauter, aber unsere Messungen bestätigten das nicht. Der Ton ist jedoch beeindruckend, wie bei einem MotoGP-Propeller.

Der Nachteil besteht darin, dass sie deutlich teurer und schwerer sind als zweiblättrige Propeller.

Wenn Sie jedoch einen sehr leistungsstarken Motor wie den Polini 250 verwenden, benötigen Sie viel Luftströmung, um diese Leistung auf den Propeller zu übertragen. Ein größerer Propeller ist optimal, aber Ihre Spannweite ist der begrenzende Faktor. Alternativ können Sie breitere Blätter mit längerer Flügeltiefe, mehr Blätter oder einen größeren Anstellwinkel verwenden.

Für einen leistungsstarken Motor ist ein vierblättriger Propeller eine gute Wahl.