Flugzeitberechnung

Siehe auch: AntriebsTheorie, Einsteigertipps

Flugzeit von MikroKoptern

Die Flugzeit von MikroKoptern hängt von den folgenden Faktoren ab:

  • Lipo Kapazität
  • Gewicht incl. Nutzlast
  • Motor/Propeller Kombination
  • Verlusten (Wind, Flugstil,...)

Um die maximale Flugzeit abzuschätzen, gibt es folgende Möglichkeiten:

  • für Standard-Sets kann man die Kurven unten benutzen
  • man kann die Software "Flugzeit rechner" benutzen
  • man kann es manuell anhand der Motorkurven bestimmen

Wie liest man die Kennlinien ab?

Die Kurven wurden mit der Software von Marc erstellt.

Es wird für die Berechnung eine real gemessene Motor/Propeller-Kennlinie zu Grunde gelegt.

Flugzeit über Lipo-Kapazität

http://gallery.mikrokopter.de/main.php?g2_view=core.DownloadItem&g2_itemId=76006&g2_serialNumber=1

Hier sehen wir die Kurve "Flugzeit über Lipo Kapazität" eines Quadro XL

Auf der unteren Skala sehen wir Lipo Kapazität und auf der oberen Skala sehen wir die Flugzeit.

Wenn wir herausfinden möchten, wieviel Flugzeit mit einem 6600er Lipo erreicht werden könnten, muss man folgendes machen:

  • Wir suchen die 6600 auf der unteren Skala
  • jetzt gehen wir hoch, bis wir die Kurve erreichen
  • auf der linken Skala sehen wir die entsprechenden Flugzeit (fast 34 Minuten)

Die Kurven sind mit realistischen Lipo-Gewichten berechnet. Sie berücksichtigt, dass höhere Kapazität höheres Gewicht bedeutet.

Man kann auch anhand der Kurve zu sehen, dass die maximale Flugzeit mit einer Kapazität von 14.000mAh erreicht wird. Das ist der Punkt, wo die zusätzlichen Lipos-Gewichte sich negativ auf die Flugzeit auswirken.

Flugzeit über Nutzlast

Zusätzliche Nutzlasten Verringerung der Flugzeit natürlich.

http://gallery.mikrokopter.de/main.php?g2_view=core.DownloadItem&g2_itemId=76009&g2_serialNumber=1

Es gibt drei Kurven, die vom Flugstil abhängen.

Die höchste Flugzeit erreicht mal mit langsamen Schweben, weil da die geringsten Verluste zu erwarten sind.

Wenn man herausfinden möchte, welche Flugzeit mit 500g Nutzlast zu erwarten ist, geht man wie folgt vor:

  • Nutzlast[g] auf der unteren Skala suchen
  • jetzt gerade nach oben gehen, bis man die Kurven "sportlich", "normal" oder "Schweben (hovering)" erreicht
  • links dann die Zeit ablesen

In diesem Beispiel beträgt die Flugzeit zwischen 13 und 20 Minuten, je nach Flugstil.

Theoretische Ermittlung der Flugzeit

Wer seinen theoretischen Wert ausrechnen möchte, kann das so machen:

Gesamtgewicht incl. Akku ermitteln

Das waren bei meinem Hexa ca. 2150g

--> 1000g Leergewicht plus 1150g Lipos

Den Wert teile ich durch 6 (weil sechs Motoren) --> 358g pro Motor

Schub pro Motor = Gesamtgewicht / Anzahl Motoren

Strom ermitteln

Jetzt ermittelt man den Strom, den der Motor zum Schweben braucht (genauer: Eingangsstrom des BL-Reglers)

Dazu benutzt man diese Kennlinie:

http://www.mikrocontroller.com/files/Schubdiagramm_Roxxy2827-35.jpg

(Diese Kennlinie gilt für ROXXY2827-35 und MK2832-35 (früher auch bekannt als MK2832/52) an 4S Lipo)

Anhand der Kurve kann man bei ca. 358g einen nötigen Strom von ca. 2,5A ablesen.

Jeder Motor braucht also 2,5A, um seinen Teil des Gesamtgewichtes zu tragen.

Es ergibt sich ein Gesamtstrom von 2,5A * 6 = 15A

Maximale Flugzeit anhand der Akkukapazität berechnen

Der Hexakopter ist in diesem Beispiel mit zwei 5000mAh-Lipos ausgestattet gewesen.

Die Formel ist:

t (in Stunden) = Lipokapazität / Gesamtstrom

t = 10Ah / 15A = 0,666h

Die Zeit in Minuten ist also:

t = 60 * 10 / 15 = 40 Minuten

Eigenverbrauch und sonstige Verluste

Der oben ermittelte Wert ist ein idealer Wert, der die absolute Obergrenze angibt.

Man müsste eigentlich berücksichtigen:

  • die Schubkennlinie ist bei einem 100% geladenen LiPo aufgenommen worden. Der Schub sinkt etwas, wenn die Spannung im Flug sinkt

  • Eigenverbrauch
  • Verwirbelungen
  • Verluste durch Lageregelungen und beim Steuern
  • sonstige Verluste (z.B. im Kabel usw.)

Als Überschlagswert kann man ca. 10% Verluste rechnen.

Also kommt man auf:

t = 90% * 60 Minuten * Lipokapazität / Gesamtstrom

t = 0,9 * 60 * 10 / 15 = 36 Minuten

Test der Theorie

Das wollten wir testen und dabei ist dieses Video entstanden:

http://www.rcmovie.de/video/858cf22b819d0bce64fb/MikroKopter-HexaKopter-Test-der-Flugdauer

Siehe auch Rechtzeitiges Landen

Software-Tool zum Bestimmen der Flugzeit

Die Berechnung geht auch sehr elegant mit einem Tool von Marc:

http://gallery.mikrokopter.de/main.php/v/uploads/Bildschirmfoto-Flugzeitrechner.png.html

Download

http://forum.mikrokopter.de/topic-21052-1.html

Test bei einem Flugzeit-Wettbewerb

Wir hatten mit dem Software-Tool für einen Hexa2 und Hexa-XL bei maximaler Lipo-Bestückung folgende Graphen ermittelt:

http://gallery.mikrokopter.de/main.php/v/tech/Graph_Hexa2_capacity.gif.html http://gallery.mikrokopter.de/main.php/v/tech/Graph_HexaXL_capacity.gif.html

Somit hatten wir für den Hexa2 eine Flugzeit von ca. 35 Minuten und für den Hexa-XL ca. 40 Minuten berechnet.

Das konnten wir in der Praxis durchaus nachvollziehen:

http://www.vimeo.com/15140230

(Video)

Gewichte und Flugzeiten der MikroKopter

MikroKopter als Quadro

  • mit
  • 4 Motoren
  • 48cm Achsabstand
  • Navi-GPS-MK3Mag
  • GPS-Haube
  • Flexlander-L Landegestell

wiegt 640g ohne Akku

Maximale (rechnerische) Flugzeiten:

Lipo

max.Flugzeit

mit 200g Nutzlast

2200/4S

21min

16min

3300/4S

27min

22min

L4-ME

Zeit über Lipo

Zeit über Nutzlast mit 2200/4s

http://gallery.mikrokopter.de/main.php/v/tech/Quadro_2200_Lipo.gif.html

http://gallery.mikrokopter.de/main.php/v/tech/Quadro_2200_Payload.gif.html

MikroKopter als Quadro XL

  • mit
  • 4 Motoren MK3538
  • 56cm Achsabstand
  • Navi-GPS-MK3Mag
  • Flexlander-XL Landegestell

wiegt 970g ohne Akku

Maximale (rechnerische) Flugzeiten:

Lipo

max.Flugzeit

mit 400g Nutzlast

mit 800g Nutzlast

5000/4S

29min

18min

15min

QuadroXL

Zeit über Lipo

Zeit über Nutzlast mit 5000/4s

http://gallery.mikrokopter.de/main.php/v/tech/QuadroXL_5000_Lipo.gif.html

http://gallery.mikrokopter.de/main.php/v/tech/QuadroXL_5000_Payload.gif.html

MikroKopter als Hexa / Hexa2

  • mit
  • 6 Motoren
  • 56cm Achsabstand
  • Navi-GPS-MK3Mag
  • Flexlander-XL Landegestell

wiegt 1000g ohne Akku

Maximale (rechnerische) Flugzeiten:

Lipo

max.Flugzeit

mit 200g Nutzlast

mit 500g Nutzlast

mit 750g Nutzlast

3300/4S

21min

18min

14min

11min

5000/4S

28min

25min

19min

16min

Hexa2

Zeit über Lipo

Zeit über Nutzlast mit 3300/4s

Zeit über Nutzlast 5000/4s

http://gallery.mikrokopter.de/main.php/v/tech/Hexa2_3300_Lipo.gif.html

http://gallery.mikrokopter.de/main.php/v/tech/Hexa2_3300_Payload.gif.html

http://gallery.mikrokopter.de/main.php/v/tech/Hexa2_5000_Payload.gif.html

MikroKopter als Hexa-XL

  • mit
  • 6 Motoren MK3538

  • 56cm Achsabstand
  • Navi-GPS-MK3Mag
  • Hilander-26 Landegestell

wiegt 1600g ohne Akku

Maximale (rechnerische) Flugzeiten:

Lipo

max.Flugzeit

mit 200g Nutzlast

mit 500g Nutzlast

mit 750g Nutzlast

mit 1000g Nutzlast

mit 1250g Nutzlast

mit 1500g Nutzlast

6600/4S

28min

24min

21min

18min

16min

14min

13min

Kennline der Motoren hier: MK3538

Hexa2

Zeit über Lipo

Zeit über Nutzlast mit 6600/4s

http://gallery.mikrokopter.de/main.php/v/tech/HexaXL_6600_Lipo.gif.html

http://gallery.mikrokopter.de/main.php/v/tech/HexaXL_6600_Payload.gif.html

MikroKopter als Okto / Okto2

  • mit
  • 8 Motoren Roxxy
  • 77cm Achsabstand
  • Navi-GPS-MK3Mag
  • Flexlander-XL Landegestell

wiegt 1260g ohne Akku

Maximale (rechnerische) Flugzeiten:

Lipo

max.Flugzeit

mit 200g Nutzlast

mit 500g Nutzlast

mit 750g Nutzlast

mit 1000g Nutzlast

3300/4S

17min

16min

14min

12min

9min

5000/4S

24min

21min

18min

16min

13min

2*5000/4S

35min

32min

27min

24min

21min

Okto2

Zeit über Lipo

Zeit über Nutzlast 5000/4s

Zeit über Nutzlast 6600/4s

http://gallery.mikrokopter.de/main.php/v/tech/Okto2_5000_Lipo.gif.html

http://gallery.mikrokopter.de/main.php/v/tech/Okto2_5000_Payload.gif.html

http://gallery.mikrokopter.de/main.php/v/tech/Okto2_6600_Payload.gif.html

MikroKopter als Okto XL

  • mit
  • 8 Motoren MK3538

  • 95cm Achsabstand
  • Navi-GPS-MK3Mag
  • Hilander-26 Landegestell
  • wiegt 1830g ohne Akku

Maximale (rechnerische) Flugzeiten:

Lipo

max.Flugzeit

mit 200g Nutzlast

mit 500g Nutzlast

mit 750g Nutzlast

mit 1000g Nutzlast

mit 1500g Nutzlast

6600/4S

24min

22min

19min

17min

16min

13min

2*6600/4S

35min

32min

28min

26min

24min

21min

Okto XL

Zeit über Lipo

Zeit über Nutzlast mit 6600/4s

Zeit über Nutzlast mit 10.000/4s

Zeit über Nutzlast mit 2 * 6.600/4s

http://gallery.mikrokopter.de/main.php/v/tech/OktoXL_6600_Lipo.gif.html

http://gallery.mikrokopter.de/main.php/v/tech/OktoXL_6600_Payload.gif.html

http://gallery.mikrokopter.de/main.php/v/tech/OktoXL_10000_Payload.gif.html

http://gallery.mikrokopter.de/main.php/v/tech/OktoXL_13200_Payload.gif.html

Gewichte der 4S-Lipos

Lipo

Spannung

Kapazität

Gewicht

2200/4S

14,8V

2,2Ah

238g

3300/4S

14,8V

3,3Ah

365g

5000/4S

14,8V

5,0Ah

520g

6600/4S

14,8V

6,6Ah

715g

Gewichte der 3S-Lipos

/!\ Achtung, die Motorkennlinie muss auch mit 3S aufgenommen worden sein (die vom 2827-34 gilt hier nicht)

Lipo

Spannung

Kapazität

Gewicht

1800/3S

11,1V

1,8Ah

153g

2200/3S

11,1V

2,2Ah

179g

3300/3S

11,1V

3,3Ah

269g