Springe zum Inhalt

Koptertuning durch passende Propeller

Mithilfe unterschiedlicher Propeller lässt sich das Flugverhalten eines Multikopter stark beeinflussen. Insbesondere für Race-Kopter stehen einem mittlerweile eine große Palette an Varianten zur Verfügung.

Parameter

Bei der Kaufentscheidung hat man es mit mehreren Angaben zu tun, mit denen sich die Propeller charakterisieren lassen. Darüber hinaus sollte man natürlich darauf achten, dass die Befestigung auch zu den Motoren passt. Solange man bei typischen Kombinationen von Motorgröße und Propellerdurchmesser bleibt, ist das normalerweise kein Problem.

Durchmesser

Je größer der Propeller, desto mehr Luft schaufelt er bei jeder Umdrehung. Dadurch ist bei größeren Propellern weniger Drehzahl zum Schweben nötig und die maximale Leistung potenziell größer, solange der Motor das mitmacht. DIeser wird nämlich entsprechend stärker belastet.

Bei den vielen Multikoptern ist der Prop-Durchmesser, den man haben möchte, durch die Bauform des Frames vorgegeben. Weder sollen sich die Blattspitzen zu nah kommen, noch soll die abwärts strömende Luft auf zu viele Fläche v.a. im Bereich der Centerplate treffen. Beides verursacht Verwirblungen, die sowohl den Wirkungsgrad, als auch das Flugverhalten tendenziell verschlechtern.

Bei 250er Racern ist es grundsätzlich 5", 180er haben 4" und kleinere 3". Unterhalb der 110er Frame-Größe ist es zur Zeit eher schwierig, gute Propeller zu finden, zum Leidwesen der indoor-Enthusiasten.

Große Kameraträger müssen den richtigen Kompromiss zwischen höherem Wirkungsgrad durch größere Propeller und Gewichtseinsparung durch kleinere Motoren finden. Früher hatte man in diesem Segment ein großes Problem damit, dass große Propeller aufgrund ihrer enormen Schwungmasse Oszillationen begünstigt haben. Mit dem Aufkommen von Motorreglern mit aktiver Bremse hat sich dies relativiert.

Material

Grundsätzlich möchte man möglichst steife Propeller haben. Sobald die Luftströmung die Blätter verwindet, verlieren sie ihre Steigung. Das kann so weit gehen, dass der Kopter bei Vollgas plötzlich heulend aus der Luft fällt, anstatt zu steigen. Sogesehen sind Carbon-Propeller prinzipiell das beste, da dieses Material extreme Steifigkeit bietet. Holz hat ebenfalls gute mechanische Eigenschaften, aber die Propeller sind so schwer, dass es sie für Multikopter uninteressant macht.

Da gerade davon auszugehen ist, dass man ab und zu einen Crash verursacht, sind bei Race-Koptern Materialien zu bevorzugen, die eine hohe Elastizität bieten und dadurch möglichst wenig Schaden anrichten. Die verschiedenen Hersteller haben jeweils ihre eigenen Kunststoffmischungen, mit denen sie versuchen, gutmütiges Crashverhalten mit starkem Vortrieb zu kombinieren.

Zwischen den Herstellern gibt es erhebliche Unterschiede in der Materialqualität. Teurere Marken wie Schubkraft sind No-Name Props deutlich überlegen, da man hier Robustheit und Verwindungssteifigkeit hat. Billige haben erfahrungsgemäß höchstens eine dieser beiden Eigenschaften.

Anzahl der Blätter

Mit der Anzahl der Blätter lässt sich ein Kompromiss zwischen Effizienz und Ansprechverhalten finden. Mit steigernder Anzahl der Blätter erhöht sich der Schub, den die Propeller bei gleicher Drehzahl liefern. Leider geht dies zulasten des Wirkungsgrads, da kleinere Winkel und damit geringere Abstände zwischen den Blättern liegen. Somit liefern die Blätter sich mehr Verwirbelung und verwirbelte Luft ist nicht geeignet, um Antriebskraft zu gewinnen.

Am Flugverhalten macht sich das so bemerkbar, dass bei mehr Blättern ein spontaneres Ansprechverhalten entsteht. Mit Vierblattern springt mein Kopter sofort hoch, wenn ich den Gashebel nach oben reiße, während er mit Zweiblattern erstmal schaufelt. Gerade beim Abfangen ist das sehr deutlich, wie unterschiedlich weit der Kopter durchsackt, bis der Richtungswechsel passiert.

Fliege ich gerade Strecke und will möglichst hohe Geschwindigkeit erreichen, sind die Zweiblatter wieder unschlagbar. Je mehr Blätter, desto geringer die Endgeschwindigkeit. Außerdem werden die Motoren stärker belastet, wenn man mehr Blätter drauf hat. Insgesamt sind Propeller mit mehr als drei Blättern also eher was für Acro-Flüge, wo es um präzise Manöver geht, während drei oder zwei Blätter bei  höheren Geschwindigkeiten und sanften Kurven brillieren.

Steigung

Mithilfe der Steigung ist eine weitere Anpassung an den Flugstil möglich. Ist die Form ansonsten gleich, verschiebt die Steigung den Wirkungsgrad abhängig von der Geschwindigkeit, mit der sich der Kopter durch die Luft bewegt. Mit geringer Steigung funktionieren die Propeller nicht gut bei hohen Geschwindigkeiten, während hohe Steigungen beim sanften Schwebeflug eher ungünstig sind.

Das Feeling ändert sich nicht ganz so deutlich wie bei unterschiedlichen Blattzahlen, da sich die Reaktionen auf Schubänderungen nicht so stark beeinflussen. Eher fallen die unterschiedlichen Flugzeiten und eventuell auch die Endgeschwindigkeiten auf.

Formen

Es gibt mittlerweile eine Unmenge an Varianten für Blattformen bei Propellern. Jeder Hersteller hat seine eigenen Entwicklungen und es kommen regelmäßig neue auf den Markt. Bullnose-Propeller sind allerdings offenbar am aussterben. Offenbar kam der extrem schlechte Wirkungsgrad nicht gut bei den Piloten an.

Welche der Formen letztendlich die beste ist, lässt sich auf den ersten Blick nicht sagen. Deswegen gibt es spezielle Testbenches, in die man Propeller mitsamt Motor einspannt und den Schub misst. Einige Tester veröffentlichen ihre Ergebnisse (u.a. auf YouTube), sodass man zum Glück nicht alles selbst machen muss.

Wer Schubumkehr nutzen will, braucht 3D-Props. Nur mithilfe der symmetrischen Blattform ist das invertierte Fliegen möglich. Allerdings ist der Wirkungsgrad wesentlich schlechter als bei gleichgroßen regulären Propellern. Enge Manöver und schnelle Flüge sind damit schwierig und der Akku wird enorm belastet. Die coolen Kopfüber-Flüge werden insofern mit gravierenden Nachteilen erkauft.

Slow-Fly-Propeller sind zwar prinzipiell für Schwebestative gedacht, lassen sich aber dennoch gerne für sanfte Acro-Manöver zweckentfremden, wenn der Kopter besonders leichtgewichtig ist. Abfangmanöver sollten vermieden werden, aber gleichmäßige Kurven und weitläufige Loopings lassen sich in majestätischer Gleichmäßigkeit fliegen.

Anpassung der Flugsteuerung

Mit den Propellern können sich das Ansprechverhalten, die mechansiche Resonanz und das Giermoment ändern. Deswegen ist es meistens so, dass die Parameter der Flugsteuerung angepasst werden müssen. Vor allem müssen P und D auf den Roll und Nick Achsen nach einem Umstieg auf andere Propeller geringfügig angepasst werden. Eher selten sind Änderungen in den Filter-Einstellungen erforderlich. Wenn doch, wäre es ratsam, zu prüfen, ob die Propeller ausgewuchtet sind.

Fazit

Durch die Wahl des passenden Propellers lassen sich Flugverhalten und Effizienz an den eigenen Flugstil und den Einsatzbereich des Kopters anpassen und optimieren. Vor allem bei den gängigen Größen für Racer bekommt man für wenig Geld eine interessante Möglichkeit, das Feeling eines Kopter spürbar zu verändern.

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.