Propellerblätter breit / schmal

Diskutiere Propellerblätter breit / schmal im Props Forum im Bereich Luftfahrzeuge; Achtung, Laienfrage! Was ich mich beim Vergleich von leistungsstarken US/GB- WWII-Flugzeugen und den deutschen immer schon gefragt habe: Warum...

Moderatoren: Skysurfer
  1. linus

    linus Flugschüler

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    Achtung, Laienfrage!
    Was ich mich beim Vergleich von leistungsstarken US/GB- WWII-Flugzeugen und den deutschen immer schon gefragt habe: Warum haben die deutschen meist breite Propellerblätter und Ami´s / Engländer relativ schmale?
    Gruß Linus
     
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  3. FREDO

    FREDO Space Cadet

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    Wenn mich nicht alles täuscht: breite Blätter waren aus Holz, schmale aus Metall.

    Schau Dir mal die einzelnen Typen und ihre Quirle an...

    Grüße
    FredO
     
  4. #3 Sparrowhawk, 08.01.2009
    Sparrowhawk

    Sparrowhawk Testpilot

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    Hing das nicht auch von der Flughöhe ab, für die der Vogel hauptsächlich konzipiert war? Je höher, desto breiter. Wenn ich da an die Blohm und Voss BV 155 oder an Höhenversionen der Focke Wulf / Tank Ta 152 denke, liegt die Vermutung recht nahe.
    Das Material dürfte eher zweitrangig gewesen sein: Die Spitfire MK.IX hatte hölzerne Propellerblätter hoher Streckung.

    Aber ich tappe da auch weitgehend im Dunklen. Wer bringt Licht in die Sache?

    Grüße, Martin
     
  5. Hotte

    Hotte Alien

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    Man denke auch mal an die Bf 109.
    Zu Beginn, also bei den Baureihen bis zu der F waren sie recht schmal!
    Dann ab der Gustav gingen sie in die breite. Der Durchmesser wurde hingegen verringert! Das Einsatzprofil der Maschine hat sich aber nicht geändert, jedoch die Leistung des Triebwerkes.
    Die Briten und US Maschinen hatten auch meist 4 Propellerblätter ( Schmale)
    Diese hatten dann wohl die gleiche Wirkung wie 3 breite, oder :?!

    Hotte
     
  6. #5 RindVieh, 08.01.2009
    RindVieh

    RindVieh Space Cadet

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    Ohne es zu wissen, vermute ich mal, dass man die Effektivität einer Luftschraube durch die Länge und das Profil verändert. Zweidimensional gesprochen wie von einer Fläche Länge mal Breite...
    Wenn ich jetzt kürzere Blätter habe, müssen sie eben breiter sein um die gleiche Leistung zu erzielen.
    Da aber bei längeren Blättern die Blattspitzengeschwindigkeit ansteigt, kommt man da vielleicht zu schnell in den Überschallbereich :?! Also verwendet man kürzere Blätter, die erst bei höheren Umdrehungszahlen zu schnell werden.


    Reine Vermutung, aber würde ich mal so aus der Hüfte geschossen behaupten :TD:
     
  7. Lime

    Lime Flieger-Ass

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    Ich vermute in meinem jugendlichen Leichtsinn, dass es folgendermaßen begründet werden kann:

    Schmale lange Blätter schaufeln vielleicht genausoviel Luft wie kurze breite, wobei die langen Blätter aufgrund der hohen Umlaufgeschindigkeit der Blattenden evtl. ineffektiver arbeitet.

    Könnte es sein, dass die Schallgeschwindigkeit da das Problem darstellt? (ich meine dies bezogen auf die Bahngeschwindigkeit am Blattende, nicht die LFZ-Geschwindigkeit).

    Außerdem denke ich, dass man kleinere Props mit breiteren Blättern effektiver mit geringeren Drehzahlen einsetzen kann.
    (vgl. Kavitation bei Schiffspropellern)

    Kann aber auch sein, dass ich total falsch liege... :TD:
     
  8. #7 Sparrowhawk, 08.01.2009
    Zuletzt bearbeitet: 08.01.2009
    Sparrowhawk

    Sparrowhawk Testpilot

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    Na, eigentlich sind Tragflächen hoher Streckung effizienter, da sie im Verhältnis zum Auftrieb (bei Propellern Vortrieb) weniger Widerstand durch Randwirbel erzeugen, gerade bei hohen Anstellwinkeln, wie das bei Luftschrauben oft zutrifft. Schau Dir Segelflugzeuge an oder die Luftschrauben von HPA´s (Human Powered Aircraft wie Paul McCreadys Gossamer Serie), die sind auf maximale Effizienz getrimmt und haben enorme Streckungen.
    Wenn die Spitzen von Propellerblättern wegen ihrer hohen Geschwindigkeit in den transsonischen Bereich gehen, erhöht sich gleichermaßen der Widerstand wie der Lärmpegel ( http://en.wikipedia.org/wiki/XF-84H_Thunderscreech ) beides trägt dazu bei, dass Prop´s seit bald 20 Jahren nicht über 870 km/h (Tupolew 114, turboprops) bzw. 850 km/h (Grumman Bearcat "Rare Bear") hinauskommen. Die Rare Bear hatte übrigens keine ungewöhnlich kurzen, breiten Propellerblätter...

    Grüße, Martin
     
  9. #8 Wolfgang Henrich, 08.01.2009
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    Die breite und der Durchmesser werden von der genutzten Drehzahl und der zur Verfügung stehenden Leistung bestimmt. Außerdem bestimmt ja auch noch die Bodenfreiheit die Größe mit. Aus all den Werten ergibt sich dann der für das Modell/den Motor zu nutzende Propeller. Viele Blätter erzeugen übrigens nicht mehr Vortrieb. Die Effizienz nimmt mit der Anzahl der Blätter ab. Allerdings erhöht sich die Laufruhe.
     
  10. #9 Intrepid, 08.01.2009
    Intrepid

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    Weitere Aspekte: freies Schussfeld, Bombenabwurf im Sturzflug, Fahrwerkslänge, Bodenfreiheit, Drehzahl, Getrieb. Ein Propeller ist immer ein Kompromiss, seine maximal mögliche Drehzahl ein Faktor des Durchmessers.

    Auch das Gewicht spielt eine Rolle, denn der schnell drehende Propeller ist zugleich auch ein Kreisel, der seine Lage im Raum nicht ändern will. Je schwerer, um so weniger wendig ist das Flugzeug.
     
  11. #10 Luftpirat, 08.01.2009
    Zuletzt bearbeitet: 09.01.2009
    Luftpirat

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    Propellerblätter

    Die Gründe für die unterschiedlichen Propellerformen sind so vielfältig wie die physikalischen Eigenschaften, die der Propeller möglichst optimal und wirkungsvoll erfüllen muss – allen voran der Wirkungsgrad. Heutzutage ist auch der Lärm, also die Aeroakustik, bei Propellerflugzeugen zu einem wichtigen Kriterium geworden.

    Zunächst hat der Propeller ja die Aufgabe, eine bestimmte Luftmasse auf eine bestimmte Geschwindigkeit zu beschleunigen. Hierzu hat der Propeller eine bestimmte (feste oder variable) Steigung und ein bestimmtes Profil, die wechselseitig abhängig sind insbesondere auch von seinem Durchmesser und seiner Blattzahl. Bei der Wahl eines Luftschraubenprofils gilt es zahlreiche, ähnliche Faktoren zu beherzigen wie beim Aufbau eines Tragflächenprofils.

    Auch ist die Festigkeit des verwendeten Materials, aus dem der Propeller gefertigt ist, entscheidend für die mögliche Dünne, Streckung und Wölbung der einzelnen Propellerblätter. Die konstruktiven Schranken, die noch zu Zeiten der starren Holzpropeller bestanden haben, sind durch die heutige Werkstofftechnik natürlich erheblich herab gesetzt.

    Für die Bauform ist auch die Motorleistung des Antriebs ausschlaggebend. Diese beeinflusst die Drehzahl und/oder die relative Fluggeschwindigkeit und damit die dynamische Belastung des Propellers – und letztlich die resultierenden Leistungswerte bei Verwendung eines bestimmten Propellers.

    Weiterhin ist neben dem Motor im Hinblick auf Masse und Aerodynamik die Flugzeugzelle mitentscheidend für die Wahl des optimalen Propellers und für dessen Beschaffenheit. Hierzu zählen auch Zahl, Art und Anordnung der propellerantreibenden Motoren am betreffenden Luftfahrzeug. Propeller, Motor und Zelle stehen in direkter Abhängigkeit zueinander. Wenn man also seriös vergleichen will, kann man nicht einfach die Propeller verschiedener Flugzeuge miteinander vergleichen, sondern allenfalls unterschiedliche Propellertypen am selben (gleich motorisierten) Flugzeug-Untertyp.

    Die breiten Propellerblätter z. B. von Ju 87 D/G, Fw 190 D und Ta 152 finde ich persönlich zugegebenermaßen ziemlich unästhetisch. Aber so konnte man ohne Vergrößerung des Propellerdurchmessers oder Erhöhung der Blattzahl mit leistungsgesteigerten Motorversionen mehr Luftdurchsatz erreichen. Die Fw 190 D-9 hatte z. B. einen Jumo 213 mit einer Junkers-Verstell-Luftschraube VS 111 mit hölzernen Propellerblättern.

    Normalerweise erhöht man den Propellerdurchmesser bei steigender Motorleistung, da ein höherer Luftdurchsatz auch eine höhere Leistung erfordert bzw. anders herum ein leistungsfähiger Motor mehr Luft ‚durchquirlen’ kann. Begrenzt wird der Propellerdurchmesser auf Grund der maximalen, effektiven Blattspitzengeschwindigkeit bei einer gegebenen Propellerdrehzahl und u. U. auch von der minimalen Bodenfreiheit des Propellers bei Start und Landung. Diese Gründe waren sicherlich ausschlaggebend, den o. g. deutschen Flugzeugtypen breitere Propellerblätter zu verpassen. Ich nehme auch an, dass die Rohstoffknappheit dabei eine Rolle gespielt hat und daher in Deutschland auch in der Kriegsmitte noch bzw. wieder hölzerne Propeller verwendet wurden.

    Wie man sieht, ist bereits die allgemeine Beschreibung der Anforderungen an einen Propeller auch ohne Formeln schon kompliziert genug... Oder doch lieber mit Formeln?! :TD: Hier steht noch was zur Blattbreite und -streckung, Sparrowhawk. ;) Von den vielen sich gegenseitig beeinflussenden Parametern wie z. B. den Druckverhältnissen, der Temperatur, der Wirbelbildung in den unterschiedlichen Flugzuständen will ich (auch mangels eigener Ahnung) gar nicht erst anfangen. Näheres zum Einstieg in das Thema kann man jedenfalls hier nachlesen.

    Gruß :)
    Luftpirat

    PS: Einen Vorgeschmack über die Tiefe des Themas zur harmlos klingenden Eingangsfrage gibt auch diese Facharbeit über die Luftschraube (sog. "Rotor") einer Windkraftanlage.
     
  12. #11 Junkers-Peter, 09.01.2009
    Zuletzt bearbeitet: 09.01.2009
    Junkers-Peter

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    Sehr schöne „Laienpredigt“ Luftpirat.:TOP:

    Aber die Aussage „Die Fw 190D-9 hatte z. B. einen Jumo 213 mit einer hölzernen Junkers-Verstell-Luftschraube VS 111.“ ist leider nicht richtig.
    Wenn die Luftschraube VS 111 aus Holz gewesen wäre, hätte sie die Belastungen sicher nicht ausgehalten. Die Verstell-Luftschraube VS 111 war natürlich aus Stahl. Nur die Luftschraubenblätter (Hersteller wahlweise Schwarz oder Heine) waren aus Holz.

    Das Verhältnis Blattbreite zu Durchmesser (b/d) war bei der VS 111 9,5%. Die Blätter der Luftschraube VS 9 der Ta 152 H waren noch breiter, da auf Höhe ausgelegt. Die hatten ein b/d von 12,2%.

    Über Geschmack läßt sich bekanntlich nicht streiten, aber ich finde die breiten Blätter ästhetischer als diese eher schwachbrüstig wirkenden Schmalhänse.:D

    Und ja, zwischen Typ und Baureihe kommt ein Leerzeichen.

    Viele Grüße Peter
     
  13. #12 sabi, 09.01.2009
    Zuletzt von einem Moderator bearbeitet: 10.01.2009
    sabi

    sabi Guest

    Hallo FREDO,

    wenn mich nicht alles täuscht waren z. B. die Propellerblätter der Me 109, mit Ausnahme der Baureihe A und B-1, alle aus Metall. Erst die Avia S-199 hatte von Anfang an die breiten Holzblätter.

    Gruß

    Sabi :FFTeufel:
     
  14. #13 A.G.I.L, 09.01.2009
    A.G.I.L

    A.G.I.L Space Cadet

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    Die 109 G z.B. hatte im WK II Metallblätter, die heutigen 109 der Messerschmitt- Stiftung haben Holzblätter, da sie bei einer evtl. Bodenberührung wegbrechen und so den Motor weniger in Mitleidenschaft ziehen. Die Abmessungen sind aber meines Wissens trotz des unterschiedlichen Materials gleich.

    Gruß Arno
     
  15. Hotte

    Hotte Alien

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    Eine Gustav wurde im WK II aber auch viel mehr auf Leistung geflogen.
    So das wohl die Holzblätter negativ aufgefallen wären.
    Heute bei den Sparzierflügen macht das keinen Unterschied!

    Hotte
     
  16. #15 Luftpirat, 09.01.2009
    Luftpirat

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    Man, man, Udo...
    was meinst du, aus welchem Material z. B. die Blätter einer Fw 190 D so waren?
    Es steht weiter oben. ;)

    Und zur Abwechslung noch ein kleines Propellerquiz:

    Aus welchem Material bestehen Propellerwelle, Nabe und Verstellmechanik der VS 111?
    a) aus handgeschnitztem Ulmenholz
    b) aus gehärtetem Pflanzenfett
    c) aus Marzipan
    d) aus Barium
    e) aus Stahl

    herzliche Grüße
    Olaf

    PS: Wer diesen Faden komplett gelesen hat, kann auf die richtige Lösung gelangen. Peter Achs fragen oder den o. g. Link zur Junkers-Verstell-Luftschraube anklicken ist dabei nicht erlaubt. :FFTeufel:
     
  17. #16 Junkers-Peter, 09.01.2009
    Junkers-Peter

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    Sorry für das Off-Topic, aber Luftpirat, du bist einmalig! :TD:
    Ich liege gerade lachend unter dem Tisch ob des Quiz, und jedes Mal, wenn ich wieder draufschaue, bekomme ich einen neuen Lachkrampf. Danke.:D

    Gruß Peter
     
  18. Hotte

    Hotte Alien

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    Bei der 109 hat es wohl einen Grund gegeben,
    warum man keine Holzblätter genommen hat.
    Messerschmitt hätte wohl liebend gerne auf Metall Props verzichtet!


    Hotte
     
  19. sabi

    sabi Guest

    Hallo Luftpirat,

    der Richtigkeit halber.

    Den Propeller, den Du als VS 111 bezeichnest, war der Jumo VS-11. Er hatte bei den Tschechen die Bezeichnung VH-211. Sein Durchmesser betrug, wie beim Metall-Propeller der G-6, 3 Meter.

    Und Dein kleines Quiz hättest Du dir sparen können!

    Gruß Sabi

    PS: Jumo = Junkers Motorenwerke
     
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    Hallo

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  21. #19 JohnSilver, 10.01.2009
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    Tach Olaf,
    Also, gehen wir doch mal per Ausschlussverfahren an die Lösung:
    Stahl: fällt aus, weil viel zu schwer, wurde auch für Panzer und U-Boote gebraucht ;)
    Barium: Wenn ich in Chemie richtig aufgepasst habe, ist Barium leicht entzündlich und ziemlich reaktiv. Fällt also auch aus :rolleyes:
    Marzipan: ist ziemlich klebrig und behindert damit ein Verstellen es Propellerblattes. Fällt aus!
    Gehärtetes Pflanzenfett: Wird bei der auftretenden Reibung warm und damit flüssig. No way :D

    Bleibt also das Ulmenholz :HOT: Macht ja auch Sinn, ist leicht und hat gute Eigenschaften. Und heute gibt es ja auch nur noch wenig Ulmen die müssen ja irgendwo geblieben sein :FFTeufel:

    Nene, Scherz beiseite, der Propellermechanismus ist aus Stahl, die Propellerblätter aus Holz (manchmal).

    Beste Grüße,
    Robert
     
  22. #20 Luftpirat, 10.01.2009
    Luftpirat

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    Propellerwirbel

    Hallo Sabi [oder Susi, oder wer oder was auch immer du bist],

    schade, dass dir mein Quiz nicht gefällt. Den ersten Preis hat sich Robert alias JohnSilver dank seiner bestechenden Logik geholt, mit der er geantwortet hat. :D

    Ich habe nichts gegen Frauen oder Zwitterwesen - aber auch, wenn wir mal [bitte] die tschechischen Propeller beiseite lassen, traue ich deiner Richtigstellung nicht:

    Das RLM war bekannt für seine pingelig genauen Typenbezeichnungen. Es hätte sicherlich nicht einmal ein Ei und ein Osterei als identisch durchgehen lassen. Also muss sich eine VS 11 irgendwie von einer VS 111 unterscheiden. Beide Luftschrauben mögen 3 m Durchmesser haben, aber die VS 111 hat eine größere Profiltiefe. Die Fachliteratur mit den genauen Daten habe ich leider nicht, aber schon die Existenz verschiedener technischer Dokumentationen für die beiden Luftschrauben lässt auf Unterschiede schließen. Außerdem wurde die VS 11 gern auf den Jumo 211 gesteckt und die VS 111 auf den Jumo 213. Was könnte das zu bedeuten haben...? ;)

    So long
    Luftpirat
     
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