Giri rotore, pitch e consumi

[Havier]

Prendo spunto da un messaggio di un tecnico della Hacker USA su un forum americano in merito allo sforzo di un motore (A20-6XL nella fattispecie) al variare del pignone.
Per questo motore viene consigliato l'uso di un pignone da 16 per un volo ordinario e di un pignone da 17 per un volo spinto.
Un dato certo è che all'aumentare del numero di denti aumentano anche i giri del rotore, che si traduce in maggiore stabilità dell'elicottero.
Altro dato certo è che all'aumentare del numero di denti aumenta anche la potenza erogata dal motore e quindi anche i consumi (ad esempio gli ampère richiesti).
A questo punto un utente del forum americano proponeva di usare un pignone da 15 per ridurre il rapporto pignone-corona principale, con conseguente minore stabilità dell'eli, ma minore consumo in ampère.
Il tecnico Hacker oppone a questa soluzione una minore efficienza del motore in quanto non è vero che il motore consuma meno, perchè riducendo il numero di giri richiederò uno sforzo maggiore a causa dell'aumento del pitch che dovrò dare per sollevare il medesimo peso.

A questo punto mi chiedo, in un motore è più dispendioso, in termini di ampère richiesti, un maggior numero di giri a fronte di un pitch minore o il contrario?

Vorrei approfondire questo concetto con i più tecnici.

[Lanco]

Per certo il contrario manda in sofferenza il motore con rischio, a mio parere, di bruciare questo e/o l'impianto elettronico di controllo.

[aranova]

Originalmente inviato da Havier

A questo punto mi chiedo, in un motore è più dispendioso, in termini di ampère richiesti, un maggior numero di giri a fronte di un pitch minore o il contrario?

Vorrei approfondire questo concetto con i più tecnici.

Domanda da 1 milione di euro, ogni motore o comunque meccanismo che traduce l'energia elettrica in energia meccanica ha un punto esatto dove il rendimento è migliore, conoscendo la curva specifica di quel motore si riesce a comprendere a quanti giri esso rende di più per un buon rapporto energia assorbita/forza tradotta. In linea di massima lavorando con meno pitch e più giri il motore rende di più assorbe meno scalda meno perchè aiutato anche dall'inerzia maggiore.Dunque non è argomento facile, ci sono dei "lettori di prestazioni in volo" che possono dirci e formularci una sorta di curva del rendimento reale dell'ely in volo, forse è l'unica soluzione per rispondere alla tua domanda che sembra semplice ma in realtà è molto complessa.

[SuperRobin]

Non credo esista una regola assoluta, ma è un problema analogo alla massima efficienza dell'aeroplano: consuma meno alla massima incidenza e minima velocità o bassa incidenza e alta velocità?

La risposta sta nel mezzo: se analizziamo la polare dell'ala (la curva che descrive il rapporto tra portanza e resistenza al variare dell'angolo di incidenza, detto angolo alfa) si potrà notare che la resistenza è massima al massimo angolo di incidenza (minimà velocità) poi diminuisce al diminuire di alfa fino al punto di massima efficienza per poi tornare ad aumentare ancora

La pala dell'elicottero è in tutto e per tutto un ala che invece di muoversi in linea retta ruota intorno a un asse (da qui il nome di macchina ad ala rotante) da non confondersi con l'elica, che merita considerazioni completamente differenti

Io ho ottimizzato il mio in maniera più empirica; ho fatto diverse prove di hovering variando la curve di passo e motore fino a trovare la combinazione che mi da il maggior tempo batteria, e quindi il minor consumo in ampere

Se vuoi fare le cose per bene dovresti ancorare l'eli a una bilancia e interporre una pinza amperometrica sul cavo della batteria per misurare la corrente assorbita

Porti l'eli a regime di hovering (diminizione di peso sulla bilancia=peso eli) poi cominci a regolare le curve passo e motore sulla radio cercando di mantenere la portanza costante; alla fine individui la combinazione che da il minor consumo


Ciao

Roberto

[aranova]

Originalmente inviato da Havier

A questo punto mi chiedo, in un motore è più dispendioso, in termini di ampère richiesti, un maggior numero di giri a fronte di un pitch minore o il contrario?

Vorrei approfondire questo concetto con i più tecnici.

Domanda da 1 milione di euro, ogni motore o comunque meccanismo che traduce l'energia elettrica in energia meccanica ha un punto esatto dove il rendimento è migliore, conoscendo la curva specifica di quel motore si riesce a comprendere a quanti giri esso rende di più per un buon rapporto energia assorbita/forza tradotta. In linea di massima lavorando con meno pitch e più giri il motore rende di più assorbe meno scalda meno perchè aiutato anche dall'inerzia maggiore.Dunque non è argomento facile, ci sono dei "lettori di prestazioni in volo" che possono dirci e formularci una sorta di curva del rendimento reale dell'ely in volo, forse è l'unica soluzione per rispondere alla tua domanda che sembra semplice ma in realtà è molto complessa.

[Havier]

Originalmente inviato da SuperRobin

Io ho ottimizzato il mio in maniera più empirica; ho fatto diverse prove di hovering variando la curve di passo e motore fino a trovare la combinazione che mi da il maggior tempo batteria, e quindi il minor consumo in ampere

Se vuoi fare le cose per bene dovresti ancorare l'eli a una bilancia e interporre una pinza amperometrica sul cavo della batteria per misurare la corrente assorbita
Roberto

La vedo un po' complicata.
Forse è meglio utilizzare uno strumento di lettura da tenere sull'eli, come suggerisce Aranova.

Personalmente sono più propenso ad accettare la versione del tecnico Hacker e di Aranova: volare con un pitch minore e con un numero maggiore di giri rotore. Forse il motore sforza meno, guadagnando in tempo di volo, e di conseguenza avere una maggiore stabilità dell'eli.

E' certo che individuare il punto di massima efficienza varia da sistema a sistema (motore, pitch, lunghezza pale, peso, ecc.) e uno strumento di lettura amperometrica aiuta ad individuare la corretta configurazione.

[Lanco]

Tieni presente che la discussione da te introdotta è una discussione molto tecnica e molto teorica. Che non si creda che per volare con l'elicottero ci si debba munire obbligatoriamente di amperometri e bilance di precisione.

[SuperRobin]

Sono assolutamente d'accordo, tanto è vero che io ho raggiunto un compromesso accettabile a furia di testare in volo differenti curve

Quello da me esposto era il metodo empirico per trovare l'optimum assoluto per una certa configurazione eli+motore+regolatore ma solo ai fini della durata delle batterie in regime di hovering

poi magari l'eli risulta meno stabile per scarso effetto giroscopico o poco reattivo ai comandi

nella mia esperienza personale, durante la fase di principiante (in cui in pratica fai delle gran ore di hovering) ho adottato questo regime a basso consumo per allungare il più possibile la durata dei voli

quando poi sono passato al volato è stato necessario aumentare un pò i giri


Roberto

[SuperRobin]

Volevo aggiungere una cosa che ho notato e che potrebbe essere utile ad altri;
quando ho cominciato ad abbassare i giri motore ho notato subito un incremento nella durata delle batterie

+ durata = meno corrente = meno lavoro per il motore

in definitiva, il lavoro che deve compiere il motore per far girare il rotore serve a vincere la resistenza aerodinamica della pala, la quale è composta da resistenza indotta e resistenza di profilo (detta anche di forma)

la resistenza indotta è direttamente proporzionale all'angolo di incidenza (passo)
la resistenza di profilo è direttamente proporzionale al quadrato della velocità

quindi attenzione, perchè riducendo passo si diminuisce la resistenza indotta ma dovendo aumentare i giri (e quindi la velocità all'aria della pala) la resistenza di forma aumenta del quadrato, quindi non è vero che + forte gira il rotore e meno il motore sforza

Questo parlando solo di rotore, purtroppo la faccenda si complica perchè dobbiamo fare i conti con la curva di coppia/efficienza del motore che ha un suo massimo in un punto preciso, per cui non è detto che il regime ottimale del rotore corrisponda a quello del motore

allora si cambia il pignone....

vabè, fine delle seghe mentali

spero di non avervi tediato con questa digressione teorica
sono concetti scontati per molti ma potrebbero essere utili ai principianti

io non ho fatto alcun calcolo ne misura strumentale sul mio eli, ho fatto tutto ad occhio semplicemente avendo bene in mente queste poche regole teoriche e vola bene lo stesso

Roberto

[Havier]

Grazie per lo spunto decisamennte tecnico. Hai aggiunto un aspetto (quello delle 2 resisteze) a me ignoto e che ribalta la tesi che avevo sposato.
Perchè allora il tecnico Hacker sconsiglia di volare con un pignone da 15? Molto probabilmente conosce la curva coppia/efficienza del motore...