Propellerblattverstellung

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  1. Morsch

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    Kann mir jemand genau erklären für was die Propellerblattverstellung gut ist?
    Die Funktion ist mir bekannt und ich wies auch das man den Propellerblattverstellhebel mit einer Gangschaltung im Auto vergleichen kann und das Propellerregler die Drehzahl konstant hält um das Triebwerk im optimalen Bereich zu betreiben.
    Was ich nicht verstehe ist, warum beim Start ein Kleiner Anstellwinkel vorgewählt wird. Begründet wird die damit, das hier die meiste Leistung vom Motor abverlangt wird aber ich würde mit einem großen Blattwinkel doch viel mehr Schub erhalten, auch wenn der Motor nicht so hoch dreht.

    Des weiteren:
    Wann beschleunige ich das LFZ durch den Schubhebel und wann mit der Propellerblattverstellung???
     
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  3. #2 Intrepid, 24.02.2008
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    Am Propellerblatt herrschen die gleichen Verhältnisse wie an einer Tragfläche: wird der Anstellwinkel zu groß, reißt die Strömung ab und das Blatt wühlt bei großem Widerstand nur noch durch die Luft ohne Schub zu erzeugen. Der Anstellwinkel ergibt sich aus dem Einstellwinkel (durch die Propellerverstellung vorgegeben) und der Vorwärtsbewegung (genauer relativen Bewegung zur umgebenden Luft) des Luftfahrzeuges. Je schneller sich das Flugzeug nach vorne bewegt, um so kleiner wird der Anstellwinkel. Deshalb braucht ein stehendes Flugzeug einen kleinen Einstellwinkel am Propellerblatt und mit zunehmender Geschwindigkeit einen immer größer werdenden Einstellwinkel.
     
  4. #3 tigerstift, 25.02.2008
    tigerstift

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    Hallo Morsch,

    einfach gesagt: Stelle dir das ganze wie ein Gewinde vor. Kleiner Anstellwinkel -> Kleine Gewindesteigung und Grosser Anstellwinkel -> Grosse Steigung.

    Nun stelle dir eine Schraubspindel an einem Wohnwagen vor. Bei einer kleinen Steigung brauchst du sehr wenig Kraft um den Wohnwagen aufzubocken. Aber du musst natürlich sehr viel Umdrehungen aufbringen um ihn Aufzubocken.
    Bei einer grossen Steigung verhält es sich genau anders herum. Weniger Umdrehungen aber grosser Kraftaufwand.

    Demzufolge bedeutet das:
    Hoher Anstellwinkel -> geringere Drehzahl -> grösseres Drehmoment
    Also legst du einen grösseren weg bei geringer Drehzahl zurück. Schont den Motor, Spart Kraftstoff. Bringt das optimale Verhältnis zwischen Leistung und Drehzahl.

    Kleiner Anstellwinkel->hohe Drehzahl->geringes Drehmoment
    geringeren Weg bei hoher Drehzahl, aber das volle Leistungspotenzial des Motors kann voll auf den Vortrieb abgerufen werden und nicht für den Antrieb des Propellers. Also bringt es das "optimale" (Weil Startleistung nicht unbedingt optimal ist:FFTeufel: ) Verhältnis zwischen Leistung und Drehmoment.

    Ich hoffe ich hab das noch richtig und verständlich aus meinem verstaubten Propellerwissen abrufen können:engel:
     
  5. #4 0.72/2750, 25.02.2008
    0.72/2750

    0.72/2750 Fluglehrer

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    Nur bei kleiner Steigung erreicht der Motor die Drehzahl für die Nennleistung.
    Das Flugzeug beschleunigt am schnellsten und hat somit die kürzeste Startstrecke. Danach hat es die höchste Steigleistung bei konstant der besten Steiggeschwindigkeit. (Vx oder Vy)

    Im Reiseflug jedoch, wenn nur mit maximal 75% der Nennleistung geflogen wird, kann man die Propdrehzahl verringern, da nicht mehr beschleunigt werden muß und der Prop bei geringen Drehzahlen einen besseren Wirkungsgrad hat. (Spritsparen)

    Stell es Dir einfach vor wie beim Auto:

    Dort fährst Du auch im ersten Gang los, weil Du schon bei geringen Geschwindigkeiten mit der Drehzahl in den Bereich der besten Leistung/Drehmoment kommst und deswegen schnell beschleunigst.
    Im 4. Gang würde das ewig dauern weil Du lange Zeit im ungünstigsten Drehzahlbereich arbeitest.

    Im Teillastbereich auf der Autobahn schaltest Du dann in den höchsten Gang.
    Falls der jedoch lang ausgelegt ist, erreichst Du damit nicht die max Leistung des Motors und auch nicht die Höchstgeschwindigkeit.

    Hoffe, die Erklärung hilft.
    MfG
     
  6. Hirsch

    Hirsch Flieger-Ass

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    Der Hauptgrund ist das, was intrepid gut beschrieb: die Veränderung der Fluggeschwindigkeit bewirkt eine Anstellwinkelveränderung. Und die muss die Luftschraube ausbügeln können, damit sie immer im optimalen Bereich (naja, halbwegs) läuft. Ansonsten würde der nutzbare Geschwindigkeitsbereich viel zu klein sein.

    Mein altes Wissen: Luftschrauben-Aerodynamik
     
  7. Morsch

    Morsch Sportflieger

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    Gutes Beispiel!

    Das Beispiel mit der Schraube ist gut und macht die Sache verständlich.

    Jetzt hab ich das mal beim Flight Simulator durchgespielt. Hab da irgend einen TurboProp genommen, bin gestartet (PropVerstellhebel ganz nach vorne = Anstellwinkel wird relativ klein gehalten) und bin dann gestiegen. Als ich im geradeausflug war hab ich den PropVerstellhebel etwas zurückgenommen (Anstellwingel wird vergrößer und ich könnte theoretisch schneller fliegen) was mir aufgefallen ist, ist dass die Propellerdrehzahl abnimmt aber die Triebwerksdrehzahl gleich bleibt, dass kann schonmal nicht sein. Des Weiteren wurde ich langsammer und der Kraftstoffdurchfluss ging runter. Alles macht da keinen Sinn, kann am Spiel liegen. Wie würde sich das in der Realität verhalten?
    Zusammenhang Hebelstellung- Propstellung- Drehzahl- Durchfuss??

    Bitte schnell antworten, ich schreibe am Freitag eine Arbeit dadrüber :red:
     
  8. Hirsch

    Hirsch Flieger-Ass

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    Die Propellerdrehzahl hängt im wesentlichen (abgesehen von der angebotenen Triebwerksleistung) vor allem am Widerstand des Blattes selbst. Der Widerstand des durch die Luft eilenden Blattes ist u.a. abhängig vom Anstellwinkel (Stichwort: Polardiagramm). Ein größerer Anstellwinkel geht so normalerweise einher mit einem größeren Widerstand, was also zur Überwindung des Widerstandes (=Aufrechterhaltung von Drehzahl/Drehmoment) mehr Triebwerksleistung erfordert. Dieser Zustand ist z.B. bei stehendem Flugzeug am Boden gegeben, hier braucht man eine große Leistung.
    Bei wachsender Fluggeschwindigkeit wird der Anstellwinkel geringer (bei gleichbleibendem Einstellwinkel), so auch der Gesamtwiderstand des Blattes. Ohne Reaktion wird also die Drehzahl selbstständig steigen und die Effizienz, mit der sich der Porpeller durch die Luft schraubt, geringer. Trotz unveränderter Leistung wird also kaum Geschwindigkeitzuwachs erreicht.
    Also ist an dieser Stelle der Einstellwinkel zu erhöhen, um den Anstellwinkel zu vergrößern. Das erhöht den Blattwiderstand, senkt die Drehzahl. Entweder geschieht das automatisch oder von Hand. Wenn das Triebwerk mit dem Propeller fest verkoppelt ist (evtl. Getriebe dazwischen), müssen sich beide Drehzahlen in gleichem Maße verändern. Deine beschriebene gegenläufige Änderung würde ich mal so der Software zuschreiben.
    Der Kraftstoffdurchfluss ist nun wieder abhängig von der abgeforderten Triebwerksleistung, also vereinfacht: kleine Leistung - geringer Durchfluss (~Verbrauch) und umgekehrt.
    Allerdings sollte man nicht vergessen, dass die Kolbenmotoren empfindlich sind gegenüber den wechselnden Luftdruck / Sauerstoffanteilsverhältnissen, die mit der Flughöhe auftreten. Daher haben diese Motoren i.A. eine Gemischregulierung, oft von Hand. Die Effektivität des Triebwerkes ändert sich also auch mit der Höhe, da ganz einfach der Verbrennungsprozess anders läuft. Ebenso hat die Luftdichte Auswirkungen auf die Wirkung des Propellers; in größerer Höhe kann der Massendurchsatz des Propellers gar nicht mehr (ausreichend) groß werden. Die geringere Luftdichte führt hier auch zu einem geringeren Widerstand, was evtl. wieder eine selbstständige Drehzahlerhöhung bringt.

    Deine Aussage " im geradeausflug war hab ich den PropVerstellhebel etwas zurückgenommen (Anstellwingel wird vergrößer und ich könnte theoretisch schneller fliegen)" kann ich so nicht recht deuten; das Zurücknehmen des Einstellwinkels verringert auch den Anstellwinkel! Damit wird der Schub des Propellers geringer, was im Horizontalflug aber ausreichend ist, denn ich muss "nur" den Luftwiderstand des Flugzeuges überwinden und habe somit weniger Leistungsbedarf als beim Steigflug oder Fahrtaufholen, wo ich ja eine zusätzliche Kraft für die Beschleunigung brauche.
     
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    Hallo

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  10. #8 tigerstift, 27.02.2008
    tigerstift

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    Hallo Morsch,

    Warum die Triebwerksdrehzahl gleich bleibt und die Prop Drehzahl sinkt ist ein einfacher Grund. Das Triebwerk ist ein Wellenleistungstriebwerk. Diese Art von Triebwerken besitzt zwei Wellen.
    Meist wird dafür eine Freilaufturbine benutzt. Das heisst, dass das Triebwerk einen Verdichter besitzt aber "zwei" Turbinen. Ein Teil der Turbine treibt die Verdichterwelle an und die andere treibt die Prop Welle an.
    Diese Prinzip findet z.B. auch in APU`s Anwendung.

    Wikipedia hilft da gerne weiter:FFTeufel:

    http://de.wikipedia.org/wiki/Turboprop
    http://de.wikipedia.org/wiki/Gasturbine
    http://de.wikipedia.org/wiki/Verstellpropeller
    http://de.wikipedia.org/wiki/Luftschraube
     
  11. Morsch

    Morsch Sportflieger

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    Danke für die vielen Antworten, denke es hat was gebracht :TOP:
     
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