Die Spannungskurve ist bei 32V aufgenommen,
und geht vom Vollastbetrieb aus. Daher ist bei der Auswahl des Motors zu
berücksichtigen, daß nur die Maximalwerte abgelesen werden können.
Aussagen über die Flugzeit, oder den Wirkungsgrad im Teillastbetrieb
könne dem Diagramm nicht entnommen werden.
Nach dem obigen Diagramm kann man bei 9700/min
(Getriebe = 10:1) einen Strom von ca 25A ablesen. Das ist für Vollast
natürlich recht knapp, aber das Diagramm geht auch von 32V Betriebsspannung
aus. Die 3000er Zellen bringen bei diesen relativ geringen Belastungen
aber deutlich mehr als 1V/Zelle. Daher kann man das Diagramm für das
Ende der Flugzeit (Akku fast leer) als Annäherung benutzen.
Leistungsbetrachtung der BO105 mit Newtor
2710:
Wert | Berechnung | Ergebnis |
Gewicht M | gemessen | 6.2 kg |
Stromaufnahme I | gemessen | 16 A |
Spannung U | 30 * 1.1 V | 33 V |
Leistung P | 33V * 16A | 528 W |
Leistungsdichte L | 528W / 6.2 kg | 85 W/kg |
Energieinhalt E | 2 A*h * 60 min/h | 120 A*min |
Flugzeit T | 120 A*min / 16A | 7.5 min = 450 sec |
Zurückgerechnet für die größere
Maschine ergibt sich:
Wert | Berechnung | Ergebnis |
Leistungsdichte L | von obiger Berechnung übernommen | 85 W/kg |
Gewicht M | gemessen | 7,5 kg |
Leistung P | 85 W/kg * 7.5 kg | 637.5W |
Spannung U | 32 * 1.15 V | 36.8 V |
Stromaufnahme I | 637.5 W / 36.8 V | 17.3 A |
Energieinhalt E | 3 A*h * 60min/h | 180 A*min |
Flugzeit T | 180 A*min / 17.3 A | 10.4 min = 624 sec |
Diese Berechnung stimmt fast auf die Sekunde genau mit der Praxis überein.
Das bedeutet, daß ein Leitungsbedarf
von ca. 85 W/kg für Helis dieser Größenklasse und Auslegung
erforderlich ist. Mit diesen Angaben läßt sich leicht errechnen,
wie sich ein bestimmtes Zusatzgewicht auf die Flugzeit auswirkt. Die Rechnung
kann selbstverständlich nicht allgemeingültig gemacht werden,
sondern muß für jeden Heli extra ausgeführt werden.
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T = 6624 V*A*min / 722 W = 9.17 min = 550 sec
Der Zeitverlust beträgt also 624 sec
- 550 sec = 74 sec.
T = 3960 V*A*min / 612W = 6.5 min = 388 sec
Hier ist der Zeitverlust 450 sec - 388
sec = 62 sec
Es fällt auf, daß die Werte sich nur wenig unterscheiden, betrachtet man es jedoch im Vergleich zur Gesamtflugzeit, ist die Relation genau umgekehrt. Die Flugzeit der Bo wäre dann mit 6.5 min für meine Begriffe schon etwas arg kurz, während der Jetranger mit 9.2 Minuten immer noch gut dabei wäre. Ein interessantes Rechenbeispiel ergibt sich für die Verwendung von anderen Akkupacks, s.B. wenn man 2 Stück der 3Ah Packs nehmen würde:
T = 360 A*min * 36.8V /( 85 W/kg * (7.5 kg + 2.6 kg) )
T = 13248 V*A*min / 858.5 W = 15.4 min = 924 sec.
Das wären 5 min mehr als mit einem
Pack. Eigentlich enttäuschend, wenn man bedenkt, daß
jetzt die doppelte Energiemenge mitgenommen
und verbraucht wird. Eine solche Erweiterung würde sich meiner Ansicht
nach nicht rentieren.
Viel interessanter ist die Verwendung von 3Ah NiMh Akkus, wenn zwei Stück parallel geschaltet werden. Diese müssen dann nur ca. die Hälfte des Stromes liefern.
T = 360 A*min * 36V / (85 W/kg * (4.9 + 3.84 kg) )
T = 13248 V*A*min / 742.9 W = 17.8 min = 1070 sec. ( träum :-) )
Der Stromfluß wäre in dieser
Konfiguration ca 20A, so daß jeder Akku nur ca 10A liefern müsste.
Diese Kombination ist also technisch machbar, auch das Gewicht scheint
noch recht vertretbar. Ich werde es wohl eines tages testen, wenn die Zellen
verfügbar sind.
60A * 32V = 1920W
Das genügt für superflotten Steigflug.
Man benötigt also keine unterschiedlichen Auslegungen für verschiedene
Flugmentalität. Die Flugzeit sinkt aber selbstverständlich mit
solchen extremen Manövern ab. Anhand des Motordiagrammes läßt
sich erkennen, daß in diesem Falle die Drehzahl bereits leicht einbricht.
Für einen HH Kreisel stellt das jedoch kein Problem dar.
Und
hier nun ein kleines JAVA Applet, das die obige Formel implementiert