Frames und Flugeigenschaften

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    • Frames und Flugeigenschaften

      Hallo ihr lieben,
      der erste Racer fliegt gerade und wie das die meisten von euch kennen werden schon Pläne für den nächsten gemacht.
      Hier möchte ich mir etwas mehr Zeit lassen und auf ein paar Dinge eingehen die mich auch teils aus ingenieurtechnischer Sicht interessieren.
      Das erste womit ich mich beschäftigen möchte ist der Frame.
      Die Flugeigenschaften sind von vielen Faktoren abhängig, in diesem Thread bitte ich um allgemeine Diskussion zum Thema Geometrie und wie sie sich auf das Flugverhalten auswirken / für Welches Gebiet es den Frame attraktiver oder unattraktiver macht.
      Spezielle Frames dürfen gerne als Beispiel genommen werden, es soll jedoch nicht um einzelne Frames gehen (z.B. "Diese Eigenschaft sieht man an diesem Frame sehr schön dafür ist jener leichter als dieser")

      Viele Dinge sind in meinen Augen relativ offensichtlich, wie Gewicht und Luftwiederstand, aber auch hier darf gerne über die unterschiedliche Wichtigkeit dieser Faktoren diskutiert werden.
      Ich würde gerne mit den Grundsätzlichen geometrischen Eigenschaften beginnen (Bauform) und später zu Neuerungen und Details Übergehen (wie Vertikale Arme)
      Für den Anfang würde mich Interessieren wie ihr den Unterschied zwischen true X, streched X und anderen Bauformen bewertet.

      Das die Entfernung des Motors zum Schwerpunkt eines Copters einfluss auf das Bewegungsmoment des Motors hat ist für mich logisch. Wie äußert sich dieser Unterschied bei verschiedenen Bauformen. Was ich noch überhaupt nicht einschätzten kann, welchen Einfluss haben die Luftverwirbelungen um einen Rotor auf das Flugverhalten/Effizienz und Werden negative Effekte durch Luftverwirbelungen durch eine gestreckte Bauweise merklich besser?
      Rechtschreibfehler bitte einfach ignorieren, ich mag Zahlen lieber als Buchstaben...
    • Ich habe bisher noch nicht alles probiert (Vertical Arms) und kann nur meine subjektiven Eindrücke einbringen.
      Aber mittlerweile habe ich fast alle meine 5‘ Quads mit dem Lantian LTX-Hex4 Frame aufgebaut. Das niedrige Deck und damit den niedrigeren Schwerpunkt finde ich am einfachsten zu tunen und ich mag lieber einen länglichen Body, als die Turm-Konstruktionen.

      Im Standard ist der Rahmen kein True-X, da er etwas breiter als lang ist. Hatte die gleiche Hardware schon auf True-X und Stretched-X Frames.
      Vielleicht bin ich einfach nur zu stumpf dafür, aber persönlich empfand alle Baumformen am Ende des Tunings als gleich. Lediglich die PIDs und Rates auf den einzelnen Achsen waren unterschiedlich.
      Im Endeffekt war habe ich aber alle auf mein gewünschtes Flugverhalten hingebogen, so dass das Handling identisch war.
      Selbst mein alter Lisam 210 fliegt, nachdem ich ihn etwas tiefer gelegt habe und der Schwerpunkt ebenfalls etwas niedriger ist als im Standard, nicht auffällig anders.

      Alles auf den gleichen Frame umzustellen, mache ich letztendlich nur zur Vereinfachung der Wartung und minimieren des Bestandes im Ersatzteile Lager, nicht weil ich die Bauform
      Gerade mit der aktuellen Firmware finde ich die Unterschiede in der Bauform als weniger wahrnehmbar.

      An Silvester bin ich mit einem Arm am Baum hängen geblieben. 2 Schrauben sind gebrochen und der Arm wurde um ca. 30Grad nach hinten verschoben. Da ich lediglich etwas mehr Vibrationen hatte, dachte ich an einen verbogenen Propeller und bin deswegen noch meinen Lipo zu Ende geflogen. Den Schaden habe ich erst bemerkt, nachdem ich die Brille abgenommen habe.


      Eine Zeit lang hatte ich Custom Arme an dem Frame, um ihn auf 240mm Diagonale zu erweitern, da meine RK5051 sonst meinen Lipo zerkleinert hätten.
      Das Handling empfand ich als besser wie mit den Standard-Armen und 215mm Diagonale.
      Allerdings ist man auch durch den höheren Luftwiederstand und das Mehrgewicht langsamer.


      Meiner Meinung nach spürt man eher das Abfluggewicht, ob es ein Top- oder Bottom-Mount Frame ist, den Luft wiederstand und wieviel Vibrationen durch den Frame am FC ankommen.

      Aber wie gesagt, vielleicht bin ich auch etwas grobmotorig, um mehr raus zu fühlen.

      Dich könnte aber die Aufzeichnung einer der letzten LiveStreams von Chad Nowak interessieren.
      Er spricht über den Design-Prozess des Reverb-Frames und geht deshalb auf einige der Punkte ein, die du hier ansprichst.
    • Man merkt wo der Akku sitzt, die Größe des Frames, das Gewicht, den Schwerpunkt und den Luftwiderstand.
      Ich fliege viele Rohrrahmen und einen WarpQuad-ähnlichen Frame. Letzterer hat einen enormen Luftwiderstand und ist deshalb eher träge.
      Die Rohrrahmen sind wesentlich flinker und auch leichter.

      Ein größerer Frame erreicht die gleichen Drehrraten, aber langsamer. Dadurch wirkt er bzw. fliegt er sich weicher.

      Alles andere als die oben genannten Punkte sind meiner Meinung nach Marketing und Design. Nicht flugrelevant.
    • Ich glaube theoretisch ist es ja so, dass stretched die beste Propellerperformance im schnellen vorwärtsflug hat, da das Prop loading und unloading der vorderen und hinteren props am besten getrennt ist.

      True-X soll idealerweise gleiche roll und pitch tunings und Rates ermöglichen. Das ist natürlich nur Theorie, da die auf der pitch Achse die Masse weiter entfernt vom drehpunkt ist.

      Wide-x bekommt die Props eher aus dem Bild und kann dabei immer noch gleiche (austauschbare) Arme vorn und hinten haben.

      Trapezformen ermöglichen die kleinsten (leichtesten) frames bei gegebener Prop Größe, wenn ne fullsize HS1177 verbaut werden soll.
      Ausschließlich in der Mitte von Nix zu schweben macht mich depressiv!
      ...meine Rechtschreibprüfung funktioniert zum Glück nur bei kurzen Wörtern. Korrekte Wörter werden da immer durch unsinnige andere ersetzt.
    • Danke schon mal für eure Antworten, hatte leider die letzten Tage etwas Stress und konnte nicht schreiben.

      Floaty schrieb:

      Dich könnte aber die Aufzeichnung einer der letzten LiveStreams von Chad Nowak interessieren.
      2,5 Stunden oO
      Na ja mal schauen ob ich die interessanten stellen finde :D

      propkiller schrieb:

      Ich fliege viele Rohrrahmen
      überlege auch schon mir einen Frame aus Rohren selbst zusammen zu bauen. Einfach weil ich gerne meinen eigenen Kram aufbaue und danach sagen kann "hab ich selber gebaut". Abgesehen davon hab ich viel positives (auch von dir) darüber gelesen weil der Luftwiderstand ähnlich den Vertikalen Armen sein sollen, aber trotzdem noch leichter. Aerodynamisch logisch, wie groß der Unterschied zu von Rohr zu Vertikalen Armen ist kann ich mir aber nur schwer vorstellen.

      simon.bethke schrieb:

      Ich glaube theoretisch ist es ja so, dass stretched die beste Propellerperformance im schnellen vorwärtsflug hat
      Genau das hab ich auch gelesen und klang auch logisch, wie viel das aber in der Realität wenn man nicht nur gerade aus fliegt macht ist fraglich, deswegen wollte ich wissen obs da Erfahrungsberichte gibt.

      Wie äußert sich Schwerpunkt und damit verbunden die Position des Akkus?
      Wenn ich kurz drüber nachdenke wäre ein Schwerpunkt auf höhe der Propeller exakt auf dem Schnittpunkt der Propeller-diagonalen doch perfekt um die besten Rolleigenschaften zu bekommen oder?

      Für den Anwendungsbereich ist die Form damit auch relativ egal, also ob Racer, Cruiser, oder Freestyle. Würde mir z.B. gerne als nächstes etwas Basteln das in Richtung Freestyle geht und trotzdem aus Rohren bauen.
      Halt etwas stabiler damit es auch den ein oder anderen Crash überleben kann.
      Rechtschreibfehler bitte einfach ignorieren, ich mag Zahlen lieber als Buchstaben...
    • Svenator schrieb:

      Wie äußert sich Schwerpunkt und damit verbunden die Position des Akkus?
      Der Akku ist ja quasi der Schwerpunkt. Wenn der Schwerpunkt über dem Copter liegt, dann ist der Copter in der Beschleunigung instabil und benötigt dort viel PID-Regelung und in der Verzögerung (Active Braking) sollte er von selbst etwas an Stabilität gewinnen. Quasi wie ein Auto, mit Heckantrieb. Übersteuern beim Beschleunigen und Untersteuern beim verzögern.

      Beim Akku unten ist dann alles genau umgekehrt.
      Ausschließlich in der Mitte von Nix zu schweben macht mich depressiv!
      ...meine Rechtschreibprüfung funktioniert zum Glück nur bei kurzen Wörtern. Korrekte Wörter werden da immer durch unsinnige andere ersetzt.
    • COG wäre das Begriff der entscheiden ist. center of Gravity.
      ideal ist es wenn die Masse Zentrum auf Propeller Höhe liegt.
      Dass schaft man leichter wenn der lipo oben sitzt.
      Die schwerste Teile an copter sind halt die Motoren, frame und lipo.
      Motoren und das meiste von den frame liegt immer unter die Props.
      je nach motor Höhe mehr oder weniger.
    • simon.bethke schrieb:

      Wenn der Schwerpunkt über dem Copter liegt, dann ist der Copter in der Beschleunigung instabil und benötigt dort viel PID-Regelung und in der Verzögerung (Active Braking) sollte er von selbst etwas an Stabilität gewinnen.
      Das stimmt so nicht, obschon 99% aller Kopterpiloten das glauben. Grund: Ein Kopter ist kein Pendel, das irgendwo fixiert wäre. Er benimmt sich vielmehr wie eine Rakete. Solange der Schubvektor genau durch den Schwerpunkt geht, entsteht kein Drehmoment. Und wenn nicht, dann dreht er sich, egal ob der Schwerpunkt höher oder tiefer liegt.

      Die volle Erklärung wäre hier off-topic, aber als Einstiegslektüre: Pendulum rocket fallacy
      Ich mag Rechtschreibfehler - besonders in Tattoos.
    • @Wodoo,
      finde ich nur teilweise richtig.
      copter hat wenig mit Rakete zu tun.
      wenn du nach vorne volle pulle fliegst, dann drehen hintere motoren z.b auf 100% und vordere nur 80%.
      wenn jetzt COG nicht in Propeller Höhe sitzt und wir schräg nach vorne geneigt sind, ändert der COG seine Position und die entsprechende Motoren müssen dieses ausgleichen.
      der beste Beispiel dafür ist ein gimbal.

      Außerdem fliegen wir auch zum Teil wie ein Stein den man nach oben wirft.
      Zum Teil ohne oder mit wenig Schub.

      noch ein
      link

      Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von Brummer ()

    • Ich glaube ihr habt beide ein bisschen recht @Brummer und @vodoo.
      Ich finde Copter und Raketen zu vergleichen ist sehr schwierig, auch wenn ich versteh worauf du raus möchtest. Was ich nicht verstehe ist warum die Motoren beim Geradeausflug grundsätzlich unterschiedlich schnell laufen sollten. Ein bischen Ausregelung ist natürlich nötig um die Lage zu halten, wenn aber Schwerpunkt ca. in der Mitte ist, die hinten motoren auf 100% laufen und die vorderen auf 80% mach man ziemlich sicher n flip. Ist der Schwerpunkt weiter Hinten hast du recht, weiter vorne genau umgekehrt, wobei der Effekt auch beim schweben schon etwas leichter da wäre.
      Rechtschreibfehler bitte einfach ignorieren, ich mag Zahlen lieber als Buchstaben...
    • Wenn ich mal das physikalisch interpretiere:
      In einer idealen Welt wäre ein Copter masse- und wiederstandslos. Dann ließe er sich ideal beschleunigen und die Flugrichtung beliebig wechseln, ohne Verzögerungen.
      In unserer unperfekten Welt haben wir aber:
      1. Masse, die beschleunigt werden will, sobald ein Geschwindigkeitswechsel stattfindet => Masse spielt eine wesentliche Rolle für die Agilität
      2. Trägheitsmomente, die bei Drehbewegungen (Winkelbeschleunigung) eine Rolle spielen: je weiter außen die Masse, desto größer das Trägheitsmoment und desto langsamer reagiert der Copter. => Masse möglicht dicht am Drehpunkt ist von Vorteil
      3. Der Luftwiderstand: Da spielt die Geschwindigkeit quadratisch eine Rolle und bei den Coptereigenschaften ist es die angeströmte Fläche sowie der cw-Wert => möglicht kleiner Copter mit guten CW-Wert ist von Vorteil.

      Wie Propkiller schon gesagt hat: Größe (Fläche und cw-Wert), Gewicht, Schwerpunkt und Masseverteilung sind die entscheidenden Faktoren für die Eigenschaften.
      Aber für´s Auge ist das Design :)
    • Dillbriese schrieb:

      Luftwiderstand... Der Kopter steht schräg im Wind, wird dadurch hinten runtergedrückt.
      Also mein Wissen in der Strömungslehre ist nur sehr sehr begrenzt, aber könntest du mir das bitte noch mal genauer erklären. Der Luftwiederstand ist doch über die gesamte länge vorhanden, somit sollten die wirkenden Kräfte "hinten" und "vorne" gleich sein und wieder unter der Voraussetzung, das der Schwerpunkt in der Mitte liegt, sich die Momente gegenseitig aufheben. Wie gesagt sehr begrenztes Wissen der Strömungslehre. Ich lasse mich gerne eines Besseren belehren durch evtl. Unterdruck hinterm Frame, Strömungen auf der Frame Oberfläche oder ähnliches. Der Wind drück aber sowohl hinten wie auch vorne nach unten.
      kleine Skizze zur Verdeutlichung was ich meine:



      Der Knubbel in der Mitte soll das COW sein.


      Ich rede hier von idealisierten Zuständen, welche niemals auftreten werden, sonst bräuchten wir die ganze Regelungstechnik gar nicht, aber die Abweichungen können doch in alle Richtungen auftreten und n Schubunterschied von 20% ist find ich schon gewaltig.

      Edit: Formatierung
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    • @ Svenator: begrenzte Kenntnisse :) Deine Zeichnung ist klasse! :thumbup:
      Du hättest nur ein resultierendes Moment, wenn der Luftstrom der vorderen Props zusätzlich auf den hinteren Teil wirkt und damit die Strömungsgeschwindigkeiten vorne und hinten unterschiedlich wären, was dann in einem unterschiedlichen Widerstand resulteiren würde und ein Drehmoment gegen den Uhrzeigersinn verursachen würde. Aber wer will das schon rechnen ;)
    • Ich halte die ganzen aerodynamischen Theorien für unangebracht. Folgendes schema zeigt ein aerodynamische Fläche:

      Die + Zeichen zeigen höheren Luftdruck und die - Zeichen niedrigeren.

      Beim copter sieht es aber so aus:

      Die Propeller erzeugen große disc-load-trichter von niedrigem Luftdruck und große disc-unload-trichter mit hohem Luftdruck. Diese Trichter überschneiden sich und lassen so keine Fläche für herkömmliche aerodynamische Effekte frei.
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    • Bei nem perfekt balanciertem copter wenn dieser schon inschräglage ist und einfach nur so daherfliegt dürften die nicht hinten schneller laufen.
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    • propkiller schrieb:

      Dillbriese schrieb:

      Luftwiderstand... Der Kopter steht schräg im Wind, wird dadurch hinten runtergedrückt.
      Das kommt drauf an, wo der Schubmittelpunkt liegt. Der Regelkreis hält diesen in der Mitte, indem einige Motoren schneller drehen. Das hat mit hinten oder vorne nichts zu tun.
      Stimmt, eigentlich sollte der mittig liegen, dann müsste er stabil bleiben.
      Kann ja mal bei einer Vollgassession BB mit loggen... hätte da sowohl top-mount als auch bottom-mount.