Quadrocopter als Jet

[Redack]

Hallo,
vielleicht interessiert sich jemand dafür:

Jetcopter R6 A1.jpg (1.48 MiB) 2249 mal betrachtet

Ich fliege eigentlich Jets und habe im Frühjahr mit selbstgebauten Quadrocoptern begonnen. Von Anfang an hat mich die Idee eines senkrecht startenden und zur Landung auf den Punkt einschwebenden Jets fasziniert. Alle Lösungen, die ich in den Foren und sonstig gefunden habe waren nicht interessant.
Also habe ich mir selbst Gedanken gemacht.
Das eigentlich Problem liegt in dem Widerspruch der Kräfteverhältnisse was gelegentlich durch schwenkbare Propeller gelöst wird. Aber ich dachte mir, es muss auch anders gehen.

Mit einer im bestimmten Winkel angestellten Tragfläche bekomme ich einen Auftrieb und kann den Schub der ( dadurch angekippten) Propeller für die Vorwärtsbewegung nutzen.

Ich habe zwei komplette Quadrocopter gebaut, sie eingeflogen, um Fehlerquellen von dieser Seite auszuschalten und sie dann mit verschiedenen Rümpfen und unterschiedlichen Anstellwinkeln versehen.

Teilweise katastrophale Ergebnisse!
Schweben können sie alle, aber fliegen ist richtige Feinarbeit.

Nach einem halben Dutzend Grundtypen und etlichen Versuchen bin ich dann bei diesen beiden gelandet und habe sie Jetcopter genannt:

Jetcopter 5 A + B.JPG (269.83 KiB) 2249 mal betrachtet

Von dem linken Jetcopter habe ich ein kurzes Video gedreht, was zumindest ansatzweise zeigt was ich meine. Beim Vorschub merkt man klar die Tragflächenunterstützung, da er schon leicht über Schwebeschub deutlich Geschwindigkleit aufnimmt.
Zum Ende des Videos sieht man mal einen Beschleunigungsvorgang mit mehr Schub und dann wird er richtig schnell.

http://youtu.be/dNgU8UDU_5E

Leider ist es nicht perfekt, da ich allein war und die Kamera über dem Sender befestigt habe, um mitschwenken zu können.

Der oben im ersten Bild gezeigte Jetcopter ist mein letztes Modell.

Das Gewicht beträgt 1160 g der Rumpf und die Tragflächen sind aus XPS/Holz Verbund, die Länge ist 100 cm.

Bestückung:
Board KK2.0 mit 1.6 Firmware
4 x Flyduino NFET 20A ESC Simonk Firmware
4x Suppo A2212/13
Carbon verstärkte 10x4.5 Props
Tunigy Lipo 3S 2200


Wenn in diesem Forum ernst gemeintes Interesse an diesen Projekten besteht würde ich gern mit Euch über meine Erkenntnisse was Tragflächenformen und Profile, Anstellwinkel und aerodynamischen Schwerpunkt, Konstruktion, Schub und Strahlgeschwindigkeiten, usw. angeht, diskutieren.

Gruß
Michael

[Basti 205]

Hehe, nette bastelei.
Ich habe mal mit Flächen an meinem HubsanX4 rumgespielt, aber nur aus Aerodynamischen und nicht aus optischen Gründen.
Mit dem Hubsan ließ sich schon ein segelähnliches Flugverhalten erahnen, aber wenn die Flächen zu groß wurden spielte die Reglung verrückt. Bei größeren Coptern könnte man da sicher einiges an Flächenflugleistung rausholen. Meine Flächenanstellwinkel beim Hubsan lagen aber Bei geschätzten 15-30° bei deinen siehts so aus als wären sie fast null? Damit die kleinen Flächen zu tragen beginnen muss man schon gut Geschwindigkeit haben und da steht ein Copter in der regel ja schon ganz schön schräg.

Eigentlich auch mal ein schönes Projekt um mit meinem FPV Copter der eh nur auf Vollgas unterwegs ist auf Langstrecke etwas strom zu sparen

[acanthurus]

Beim Vorschub merkt man klar die Tragflächenunterstützung, da er schon leicht über Schwebeschub deutlich Geschwindigkleit aufnimmt.

Sorry, aber das ist nicht ansatzweise schlüssig.

- Bei Vorwärtsneigung (für den Vorwärtsschub erforderlich) bringen deine Tragflächen eher Abtrieb als Auftrieb
- Ein Rotor (ganz allgemein) mit teilweise tangentialer Einströmung bringt bei gleicher Leistung zunächst mal MEHR auftrieb als ein schwebender Rotor. Das nennt man auch Übergangsauftrieb. Es ist also ganz normal, dass ein Quad erst mal wegsteigt, wenn man aus der Schwebeposition heraus die Nase ein kleinwenig runter nimmt um Fahrt aufzuholen.

Es ist prinzipiell richtig dass ein Flügel durchaus nützlich sein kann, um einen Rotor zu entlasten, damit dieser sich mehr aufs Vorwärtsschub erzeugen konzentrieren kann als auf den Auftrieb. Dafür müsste aber der Flügel GANZ andere Anstellwinkelverhältnisse haben (wie zum Beispiel bei der Bo105 HGH, den Stummelflügeln einer Mi-24 o.Ä.)
Eine "platte Scheibe" parallel zur Rotorebene bringt dir flugmechanisch und performancemäßig beim Multirotor nur Nachteile - was deine

Teilweise katastrophale Ergebnisse!

erklärt.

gruß
andi

[acanthurus]

Sorry, Quote statt Edit gedrückt... na dann nützen wir das eben


@Basti:
Wenn die Aufgabe lautet, Strom für den Streckenflug zu sparen, dann könnte man auch einfach die ohnehin vorhandenen Rotoren als Aufttriebserzeuger verwenden, diese aber von ihrer Vortriebsaufgabe entlasten. Mit anderen Worten: einen separaten Zug- oder Druckprop für den Reiseflug nachrüsten und mit quasi null "nose down" lage vorwärts fliegen. Das spart IMMENS Leistung an den Tragschrauben (mit der passenden Auslegung wäre es sogar möglich, die Tragschrauben im Reiseflug nur noch autorotieren zu lassen -so funktionierte z.B. die Fairey Rotordyne und die Flettner 265)

Beide Methoden haben so ihre Vor- und Nachteile. Die starre Tragfläche ruiniert dir z.B. (wie von euch schon beobachtet) das Sinkflugverhalten.

gruß
andi

[Basti 205]

Coole Idee ein Druckprop am Copter zum effektiveren FPV heizen Ist warscheinlich auch deutlich besser geeignet als Flächen. Aber um die geht es hier ja.
Bei richtiger Auslegung könnte man so einen senkrechtstartenden Segler bauen der auch komplett ohne Quadunterstützung segelt.
Den Flächenanstellwinkel könnte man auch gut über die Gimbalnickfunktion gerade halten, egal bei welchem Copteranstellwinkel. Mit Quer/Höhenruder an den Flächen wirds dann flugtechnisch schon interessant, nur womit dann den 3 Knüppel am Sender bedienen

[Redack]

Der Anstellwinkel beträgt bei allen Coptern 7.5 ° von der Fläche mit dem Rumpf zur Rahmenachse.

Hier wird es deutlicher:

Jetcopter 001.JPG (1.02 MiB) 2171 mal betrachtet

Jedenfalls ist er bei wenig Schub im waagerechten Flug mindestens so schnell wie ganz ohne Tragflächen, zumindest ist das meine subjektive Meinung ohne Messung.
Ebenso habe ich das Gefühl, dass er deutlich länger fliegt, da die Fläche eben doch einen Auftrieb erzeugt und er nicht über den Schub getragen werden muss.

Gruß

Michael

[Redack]

Als ich mit dem Projekt begonnen habe hatte ich folgende Vorstellung und ein bisschen konstruiert:

Jetcopter R1 c Ansicht.jpg (172.39 KiB) 2118 mal betrachtet

Jetcopter R1 c (2).jpg (106.97 KiB) 2118 mal betrachtet

Einen Pusher am Heck oder später mal einen Impeller im Rumpf gesteuert über den 5. Kanal (am besten mit der dritten Hand erreichbar), aber mit dem kleinen Finger geht es mit etwas Übung auch.

Dann überlegte ich mir schrittweise vorzugehen, erst nur den Copterantrieb aufzubauen, die Tragflächen und den Rumpf in einem Winkel den ich erfliegen müsste anzustellen und einfach zu sehen was passiert, um später den Pusher nachzurüsten.

Ich nahm an, dass er langsam vor sich hinfliegen würde und ich auf alle Fälle den Pusher benötige um richtig auf Geschwindigkeit zu kommen.

Aber in dem Moment als der Anstellwinkel passte wurde das Teil bei waagerechten Flug richtig schnell.
Und das alles bei einer Strahlgeschwindigkeit von maximal 61 km/h.

Mein zweiter neuer kleinerer Jetcopter (der rechte auf dem Bild oben) hat eine Bestückung mit hochdrehenden Emax (für normale Copter nicht gut geeignet) und einer Strahlgeschwindigkeit von deutlich über 90 km/h.
Mal sehen, was passiert, leider habe ich im Moment keine Zeit zum ausprobieren

Das entscheidende ist natürlich der Winkel und das die Aerodynamik von Tragfläche und Rumpf mitspielt.


Ein Tragflächenprofil ist dafür z.B. sehr hinderlich und bremst den Vortrieb deutlich.

Mit diesem Teil unten kann man zwar prima aufsteigen und gleiten, aber richtig fliegen geht nicht.

Jetcopter R4 002A.JPG (254.79 KiB) 2118 mal betrachtet

Jedenfalls habe ich zur Zeit keinen Wunsch mehr, den Pusher anzubauen.

Gruß

Michael

[el-dentiste]

sieht bestimmt toll aus im flug
danke für die bilder !
gibts davon Flugvideos?

[Evo2racer]

Coole Sache hier!
Und wieder mal was von Acanthurus gelernt! Wie schon so oft..

Weitermachen.!!!!

[T-Rex 550]

Ist mal was anderes
Wie siehts denn aus , wenn man die Tragflächen beweglich macht , wie n Höhenruder und damit dann den Anstellwinkel zu verändern ??

[Crizz]

Leute , denkt mal nen ticken weiter, und nicht nur nach Design. Je mehr statische Auftriebseinheiten vorhanden sind, umso wneiger wird das Ding als Fläche fliegen. Anderenfalls müßte man die Fläche in Relation zur Nickachse ausgleichen, so das eine waagerechte Ausrichtugn in jeder Ausrichtugn gegeben ist.

Dazu kommt das Dämpfungsmoment des Grundrisses, was ja schon erwähnt wurde und nicht wirklich einen schlüssigen Effekt auf eine Tragfläche zuläßt - nur anders ausgedrückt. Ich versuch sowas immer für etwas simpler zu benennen.

Denn im Prinzip wird nur ne Depronplatte mti Form spazierengeflogen , die die Aerodynamik des Quads verschlechtert. Nicht mehr, nicht weniger. Und einen Auftrieb hat eine einfache Platte definitv NICHT ! Depronbomber aus Platenmaterial fliegen nur deshalb, weil der Vortrieb ausreichend ist - das haben wir in den 80er Jahren schon mit 20mm Styroporplatten und 1,7 ccm V-Motor gemacht, ist nix neues, der Wirkungsgrad genauso brüllend schlecht, und der Auftrieb gleich null - es geht nur um den Speed. Prinzip Starfighter. Mach das Objekt schnell genug , und es fliegt. Die Flächen dienen nur zur Steuerung, nicht dem Auftrieb. Fertig. Denn dafür müßten sie ein definiertes Profil haben, und das ist mit dem Kippwinkel absoluter Nonsens. Da von Effekten zu sprechen sehe ich bestenfalls als Randeffekt - aber nicht als angepeiltes Ziel. Denn dann würde meine F22 aus Depron-Plattenmaterial deutlich schneller als 100 Sachen fliegen und deutlich ruhiger in der Luft liegen, denn so fliegt das Ding auch nur, eiul es genug Schub hat.

Und das mit nem Quad ernsthaft als Carrier zu verfolgen - prost Mahlzeit, aber widerspricht den Gesetzen der Physik doch erheblich, solange kein definierter Anstellwinkel in Vorwärtsbewegung realisiert wird.

Vielleicht aber Anregung zur Nutzung einer Gimbal-Unterstützung - um den gesamtne "Rumpf" entsprechend des Anstellwinkels des Quad-Frames zu nivelieren und neutral zu halten - und wirklich mal Vorfährtsfahrt aufbauen zu können. Denn unter 50 km/h dürfte da die "Platte" kaum zu etwas flugähnlichem zu animieren sein.

Aber eines muß man dem Gestalter lassen : es ist ne nette Idee ( ich hatte es vor nem Jahr mit meiner Phase3 F-16 versucht - und sehr schnell wieder aufgegeben )

[Redack]

Und das mit nem Quad ernsthaft als Carrier zu verfolgen - prost Mahlzeit, aber widerspricht den Gesetzen der Physik doch erheblich, solange kein definierter Anstellwinkel in Vorwärtsbewegung realisiert wird

So neu ist meine Idee nicht.
Du solltest wissen, dass z. B. bei dem Mi24 Hind die Tragflächenstummel zu 25 % zum Auftrieb beitragen. Er erreicht dadurch eine höhere Geschwindigkeit, da er bei Nick nicht mehr sinkt sondern den fehlenden Auftrieb durch die Flügel ausgleicht.

Das ist das entscheidende Prinzip bei dieser Idee.

Richtig ist, dass es ein definierter Winkel sein muss. Wenn Du detailliert gelesen hättest wäre Dir vielleicht aufgefallen, dass ich einen Winkel von 7,5 ° erflogen habe.
Wie habe ich es gemacht:

Die Copterachse im Verhältnis zum Rumpf mit einer Schraubvorrichtung in 1° Schritten verändert und im waagerechten Flug getestet. War eigentlich ganz einfach.
Mit einem Anstellwinkel von 10 ° angefangen, und vergrößert, worauf er kontinuierlich schlechter flog und mehr schob.
Winkel verkleinert, unter 7,5 ° verlangsamte er sich deutlich und bremste sich aus.

Diese von mir erflogenen 7,5 ° beziehen sich auf ein optimales Ergebnis im horizontalen Flug.

Wenn man zwei Welten oder zwei Prinzipien miteinander vereinigt muss es Kompromisse geben.

Was wollte ich erreichen:
Einen Jet der senkrecht starten und landen kann und sich mit einer ordentlichen Geschwindigkeit fliegen lässt. Wir reden hier nicht über ein High Speed Jet mit über 200 km/h, sondern vom Antriebsprinzip über einen Copter!

Eigentlich bin ich selbst überrascht, dass die Copter so gut funktionieren, wie schon zuvor erwähnt hatte ich fest damit gerechnet noch einen Pusher zu brauchen.

Gruß

Michael

[Evo2racer]

Ich habe gestern abend nochmal drüber nachgedacht.... Es wäre wohl am sinnvollsten den ganzen Flügel stufenlos mit einem Gimbal zu schwenken.
Ich habe hier nen Flieger (Dread von Aff-CNC) der seine kompletten Flügel verdrehen kann... Nur halt gegenläufig als Querruder. Dafür hat er nur einen Servo. Macht ihn irre wendig.

[Crizz]

yep, wäre ne Idee

[acanthurus]

Ein Ausrichten nach Intertial-Sensordaten macht absolut NULL Sinn, da diese (geodätische) Lage nur sehr wenig mit aerodynamischen zu tun hat.
Wäre vermutlich eine ziemlich zuverlässige Methode, den Regler an die Grenzen bzw. das Modell zum Absturz zu bringen.