Шаг и kv. Какая взаимосвязь?
При определённых соотношениях kv и шага в рамках одной линейки моторов можно подобрать ± одинаковые (в рамках погрешности) параметры.
То есть тяга и скорость воздушного потока будет одинаковой.
Больше Kv, меньший шаг.
Меньше Kv, больший шаг.
И всё это при равном диаметре и допустим толкающем винте… Получаем одинаковую скорость потока и тягу в граммах. Но это упрощённый расчёт.
Вопрос!
Есть ли какие то формулы/коэфициенты/идеальные соотношения этих двух параметров?
Самая понятная аналогия - автомобиль. “Kv” - обороты, “шаг” - включённая передача. Выше обороты - выше скорость, выше передача - выше скорость. Всё ограничивает мощность. Тяга и скорость - противоположности. Трактору не нужна большая скорость. Хорошо бы, да моща ограничена. В применении к моделям всё зависит от назначения. Для боя-скорости - большой шаг и скорости. Для пилотажа высокая скорость не нужна. Для 3Д скорость совсем не главное. Принято считать (читал давно и пользуюсь), что для 3Д неплохо соотношение диаметра винта к шагу 2:1 и менее (винты 12х6 или 13х4 примерно близки но есть нюансы. При примерно равной тяге у 13х4 меньше потребляемый ток, но и скорость меньше - иногда может быть некомфортно для классического пилотажа, но хорошо для 3Д). “Kv” выбирается исходя из винта. Вот тут - да. Один и тот же движок будет крутить разные винты, развивая макимально допустимую мощность. Только результат будет сильно разным. Поэтому правильно вопрос ставить о подборе ВМГ для разных задач.
Формулы. Таковых не знаю (это если коротенько). Есть всякие программы (MotoCalc - платная) и сайты (www.ecalc.ch/motorcalc.php) - я уже давно ничем таким не пользуюсь, т.к. построил стенд и все ВМГ испытываю в разных комбинациях. После чего появилась поня, как разные характеристики влияют на результат. Поэтому влёгкую подбираю ВМГ для своих моделек.
Самая понятная аналогия - автомобиль. “Kv” - обороты, “шаг” - включённая передача. Выше обороты - выше скорость, выше передача - выше скорость. Всё ограничивает мощность. Тяга и скорость - противоположности. Трактору не нужна большая скорость. Хорошо бы, да моща ограничена. В применении к моделям всё зависит от назначения. Для боя-скорости - большой шаг и скорости. Для пилотажа высокая скорость не нужна. Для 3Д скорость совсем не главное. Принято считать (читал давно и пользуюсь), что для 3Д неплохо соотношение диаметра винта к шагу 2:1 и менее (винты 12х6 или 13х4 примерно близки но есть нюансы. При примерно равной тяге у 13х4 меньше потребляемый ток, но и скорость меньше - иногда может быть некомфортно для классического пилотажа, но хорошо для 3Д). “Kv” выбирается исходя из винта. Вот тут - да. Один и тот же движок будет крутить разные винты, развивая макимально допустимую мощность. Только результат будет сильно разным. Поэтому правильно вопрос ставить о подборе ВМГ для разных задач.
Формулы. Таковых не знаю (это если коротенько). Есть всякие программы (MotoCalc - платная) и сайты (www.ecalc.ch/motorcalc.php) - я уже давно ничем таким не пользуюсь, т.к. построил стенд и все ВМГ испытываю в разных комбинациях. После чего появилась поня, как разные характеристики влияют на результат. Поэтому влёгкую подбираю ВМГ для своих моделек).
Всё, что вы описали мало имеет значения к тому, что я спросил.
А спрашивал я про одинаковую скорость и тягу на одинаковых диаметрах и мощностях, при разных кв и шагах, а вы пишите про разные диаметры зачем то, хотя о них речи в принципе не шло.
Нашёл инфу о существовании оптимальных оборотах на винт. То есть есть максимальные, есть оптимальные. Осталось найти эту таблицу, и тогда можно считать kv и количество банок, что бы попадать в тот самый «оптимальный» режим. Есть у кого то подобные таблички?
Так же как я понял, нужно знать количество банок в акуме на конкретном самолёте. Только не понимаю разницу, если допустим двигатель 2000кв на 2х банках против 1300кв на трёх банках, то их обороты одинаковые, но при этом оборотистый мотор из за меньшего сопротивления готов принять большее количество ампер по сравнению с менее оборотистым собратом, то собственно вопрос. При одинаковых оборотах у них тяга будет одинаковая? Понятно что оборотистый двиг будет иметь скорее всего меньший КПД, и даже увеличенная ёмкость каждой банки не спасёт.
Нашёл инфу, что оптимальными оборотами следует считать 160-220 (среднее 190)
Так же нашёл таблицу 
Исходя из неё можно подбирать соотношение напряжение, диаметра и kv мотора.
Только нужно грубо говоря винт делить на 10 а обороты умножать на 10. Это некий универсальный диапазон наивысшего КПД.
Есть ещё какие то варианты подбора?
Так же учитываем запас сверху, ибо мотор не выводит на «рассчётные показатели» обороты в виду сопротивления воздуха.
Стоп.
Судя по всему табличка липовая, ибо при перерассчёте по формуле v = 2πRn
Где n это обороты делить на секунды в минутах (что бы получить меьоы в секундах)
получаются другие цифры…
если допустим двигатель 2000кв на 3х банках против 1300кв на двух банках, то их обороты одинаковые
Это как Вы определили? kv это об/мин при 1В напряжения без нагрузки мотора, т.е. без винта. 3S это 4,2В*3=12,6В, 2S это 8,4В. 2000*12,6=25200 об/мин. 1300*8,4=10200 об/мин. Под нагрузкой (с винтом) обороты будут значительно меньше. Как-то так. Если Вы начнёте одновременно менять kv и напряжение питания, то окончательно запутаетесь. И хорошо бы знать конкретные параметры модели и какой диаметр винта. Тут или мотор подбирать под конкретный диаметр или напряжение питания под конкретный мотор и винт к нему. И не забывать что у мотора мощность W=UI должна быть достаточна для вращения винта. Если же это интересует Вас чисто гипотетически, то два винта одного диаметра для каждой скорости должны иметь одинаковый угол атаки сечений лопасти. Поэтому чисто теоретически (не учитывая массу зачастую существенных нюансов) можно при бОльших оборотах применить винт меньшего шага. Можете графически оценить насколько надо изменить шаг при увеличении окружной скорости при сохранении скорости полёта.
Это как Вы определили? kv это об/мин при 1В напряжения без нагрузки мотора, т.е. без винта. 3S это 4,2В*3=12,6В, 2S это 8,4В. 2000*12,6=25200 об/мин. 1300*8,4=10200 об/мин. Под нагрузкой (с винтом) обороты будут значительно меньше. Как-то так. Если Вы начнёте одновременно менять kv и напряжение питания, то окончательно запутаетесь. И хорошо бы знать конкретные параметры модели и какой диаметр винта. Тут или мотор подбирать под конкретный диаметр или напряжение питания под конкретный мотор и винт к нему. И не забывать что у мотора мощность W=UI должна быть достаточна для вращения винта. Если же это интересует Вас чисто гипотетически, то два винта одного диаметра для каждой скорости должны иметь одинаковый угол атаки сечений лопасти. Поэтому чисто теоретически (не учитывая массу зачастую существенных нюансов) можно при бОльших оборотах применить винт меньшего шага. Можете графически оценить насколько надо изменить шаг при увеличении окружной скорости при сохранении скорости полёта.
Я перепутал местами и исправил до того, как вы ответили)
И логика рассчётов, которую я хочу применить заключается в следующем.
Предел по оборотам мотора и его диаметру выставляем по формуле 2пRn, и что бы это значение не препышало скорость звука +10%, ибо явно винт уже бужет работать в холостую. Это как крайнее значение. А рекомендованное это 200 метров в сек (наилучший аэродинамический КПД), но остаётся неизвестный коэфициент потери на винте.
Короче простой формулой тут не обойтись(
И вот как раз назревает вопрос (больше оборотов-меньший шаг). В начале темы я и спросил, какое соотношение считать эталонным?
Но тут уже нужно учитывать главное! Реальные обороты в горизонте. И опять же, нельзя превышать эффективную линейную скорость на кончике пропеллера.
И опять же приведу пример.
Есть у нас допустим мотор на 1000 кв и 2000кв.
Есть пропеллер на 8*3(460м/с) и 8*6 (230м/с на кончике) при 11 вольтах. Рассчёты округлил сильно (254мм на винт вроде). Но ведь они этих оборотов не достигают… То есть их скорость воздушного потока одинаковая как и тяга в максимальном режиме, отличие только в рабочих оборотах. 10*3 в 2 раза быстрее, 10*6 в 2 раза медленнее.
Но как на практике? Какой вариант «лучше»?
Я пока что сделал один вывод. Нужно реальные скорости на кончике винта подгонять к 200м/с при желаемых банках и весе движка в горизонтальном полёте через тот же чешский сайт или мотокалк…
Это позволит выжать максимальный кпд в максимальном режиме всей установки (при учёте, что винт толкающий)
Но назревает новый вопрос в связи с моей формулой новой. 10*5 или 9*6 (образно, есть соотношения, где шаг прибавляет тяги пропорционально уменьшенному диаметру) ведь в макс режимах их тяга и скорость сопоставима, выше скрин кидал. То есть ходьба по кругу…
На скрине наглядно видно, что горизонтальная скорость, что скорость набора высот, и даже полётное время идентичны (почти).
То есть их скорость воздушного потока одинаковая как и тяга в максимальном режиме, отличие только в рабочих оборотах. 10*3 в 2 раза быстрее, 10*6 в 2 раза медленнее.
Но как на практике? Какой вариант «лучше»?
Вы это измеряли или так думаете? На практике лучше будет вариант с меньшим токопотреблением. Если измеряли тягу и скорость потока, то измерьте ток. Если нет, то это гадание на кофейной гуще и предположения, которые на практике могут оказаться далеко от предполагаемых результатов. Про нюансы уже писал. Не бывает так что изменив в два раза два параметра получаешь тот же результат.
Вы это измеряли или так думаете? На практике лучше будет вариант с меньшим токопотреблением. Если измеряли тягу и скорость потока, то измерьте ток. Если нет, то это гадание на кофейной гуще и предположения, которые на практике могут оказаться далеко от предполагаемых результатов. Про нюансы уже писал. Не бывает так что изменив в два раза два параметра получаешь тот же результат.
Если вы не заметили, то я писал в округлённой теории, и спросил, как будет на практике)
на практике
Уже ответил. Линейной зависимости не будет. Вот калькулятор для оценки силовой установки (стоит недорого), посчитайте и много вопросов отпадёт. Погрешности в нём присутствуют и разработчики этого не скрывают, но они будут примерно одинаковы для двух Ваших вариантов.
Уже ответил. Линейной зависимости не будет. Вот калькулятор для оценки силовой установки (стоит недорого), посчитайте и много вопросов отпадёт. Погрешности в нём присутствуют и разработчики этого не скрывают, но они будут примерно одинаковы для двух Ваших вариантов.
Я заметил прямую разницу между КВ и Шагом в калькуляторе.
Больше кв, больше мотор принимает ток, меньший КПД итоговый у всех установки, большая мощность, меньше время полёта. Всё. Вся разница. То есть по возможности надо ставить макс КВ, но при этом готовиться к тому, что тяга на средне низких режимах будет никакая, и батарея будет сжираться очень быстро.
батарея будет сжираться очень быстро
Или при той же мощности мотора переходить на более высокое напряжение и подбирать подходящий винт. В общем силовую установку надо подбирать. Ну и сначала при выборе мотора по статистике отталкиваться от конкретной модели для конкретной задачи (размах, площадь, вес. нагрузка на крыло и т.д.).
Или при той же мощности мотора переходить на более высокое напряжение и подбирать подходящий винт. В общем силовую установку надо подбирать. Ну и сначала при выборе мотора по статистике отталкиваться от конкретной модели для конкретной задачи (размах, площадь, вес. нагрузка на крыло и т.д.).
Тут уже надо считать тогда вес/полётное время/максимальная скорость. Ибо высокооборотистые моторы Имеют меньший КПД. На практике гораздо меньший из за вибраций мотора и неидеальной балансировки вала/винта. То есть если человек хочет построить быстрый самолёт на нормальных комплектующих, у него получится. Если на китайских, то хз даже, ибо потери на вибрациях будут адские, а балансировка колхозными методами на 100% не спасёт (несоостность та же, или вес смещён у разных частей мотора по разному.
К примеру моё крыло с 3s1300, мотором 2213 1000kv, весит 420 грамм.
Сейчас в итоге решил брать квадрокоптерный двиг 2508 но уже 1275kv. Он выходит сильно мощнее, и при ютом легче. Буду летать с пропеллерами 8*6 или 9*6, опыт покажет)
Но есть маааленький момент. На полном газу сжирается аккум за 4 минуты(9*6)
То есть энергоэффективность ниже в 2 раза, а практический прирост по скорости и тяге не столь существенный. Но при этом более энергоэффективный мотор будет весить не 45 грамм, а около 100 грамм, что серьёзно смещает центр тяжести и при падениях может нехило навредить. У меня 1 раз вырывало мотораму, покромсав элерон и фюзеляж, больше не хочу такого)
Теперь я понимаю, почему люди досихпор на бензинычах летают, дешевле)
То есть универсальный ответ по эффективному выжиманию скорости такой.
Если комплектующие хорошие, можно идти в высоко обороистые моторы, выбирая максимально высоковольтный акум. Если китайского качества, то на сткпеньку выше самого низкооборотистого и брать с максимально возможным шагом винта.
Ибо высокооборотистые моторы Имеют меньший КПД
Почему? КПД зависит от других факторов. Даже у “самых китайских” моторов каких-то вибраций не замечал, а винты нормально балансируются. И со временем пришёл к выводу что скупать копеечное барахло себе дороже выходит. В первую очередь из-за низкого КПД и качества как моторов так и регуляторов. Остановился не на элитном дорогущем оборудовании, а на проверенном временем среднем сегменте.
Почему? КПД зависит от других факторов. Даже у “самых китайских” моторов каких-то вибраций не замечал, а винты нормально балансируются. И со временем пришёл к выводу что скупать копеечное барахло себе дороже выходит. В первую очередь из-за низкого КПД и качества как моторов так и регуляторов. Остановился не на элитном дорогущем оборудовании, а на проверенном временем среднем сегменте.
Все комбинации в мотокалке показывают, что кпд у высокооборотистых моторов сильно ниже… может я что то неправильно выставил?
КПД указывается с винтом, т.е. под нагрузкой. Значит винт неоптимальный для данного мотора, а может и мотор для этой модели неоптимальный - без перегруза не может обеспечить аналогичные ЛТХ по сравнению с менее оборотистым мотором. Отношение энергии, потраченной на создание тяги к рассеянной в виде тепла (собственно КПД) меньше. В авиации это обычное явление, к самолёту с заданными ЛТХ надо подобрать наиболее подходящую ВМГ.
А это опять же от задачи зависит. Что в результате - максимальная скорость, продолжительность полёта или пилотаж покрутить? Универсальной силовой установки с винтом фиксированного шага не бывает.
КПД указывается с винтом, т.е. под нагрузкой. Значит винт неоптимальный для данного мотора, а может и мотор для этой модели неоптимальный - без перегруза не может обеспечить аналогичные ЛТХ по сравнению с менее оборотистым мотором. Отношение энергии, потраченной на создание тяги к рассеянной в виде тепла (собственно КПД) меньше. В авиации это обычное явление, к самолёту с заданными ЛТХ надо подобрать наиболее подходящую ВМГ.
А это опять же от задачи зависит. Что в результате - максимальная скорость, продолжительность полёта или пилотаж покрутить? Универсальной силовой установки с винтом фиксированного шага не бывает.
Насколько я понимаю, кпд зависит от сопротивления мотора и подаваемой модности, которые создают индукцию. То есть чем это соотношение выше, тем больше кпд.
КПД электромотора это отношение механической энергии (мощности) потраченной на совершение полезной работы (вращение винта) к потреблённой мотором электрической энергии (мощности). Основные потери потреблённой мощности это электрические (нагрев проводов обмотки), магнитные на перемагничивание сердечника статора и механические (трение в подшипниках и сопротивление на вентиляцию). Электрические потери зависят от сопротивления обмотки и её качества (плотности намотки), магнитные от качества самих магнитов и зазора между магнитами и статором (он должен быть оптимальным), механические потери несущественны даже в посредственных моторах. Без нагрузки (винта) КПД бесколлекторников колеблется в диапазоне примерно от 85% у откровенной китайщины до 99% (зафиксированный максимум 99,8%) у топовых фирменных. Потери проявляются как раз при наличии нагрузки, в нашем случае винта. Производители, как правило, указывают максимальную подводимую мощность которую может выдержать мотор. Поэтому, к примеру, два мотора одинаковой мощности с одинаковым kv и одинаковыми винтами на выходе дают огромную разницу в результатах. Один выдаёт хорошую тягу, потребляет относительно немного и после полёта чуть тёплый. Второй же может не тянуть, очень быстро выжирать аккумулятор и адски греться. Та же разница с регуляторами и аккумуляторами “из подвала” и фирменными (с честными характеристиками). Посему эффективно “поиграть” с изменением напряжения и подбором винта можно только на качественных комплектующих. К примеру для пилотажа использовать 3S и винт большого диаметра и небольшого шага, а для круизных полётов FPV самолёта использовать 4S и винт меньшего диаметра и большего шага. Если предполагается одна задача, то выбрать мотор и подобрать к нему винт.
КПД электромотора это отношение механической энергии (мощности) потраченной на совершение полезной работы (вращение винта) к потреблённой мотором электрической энергии (мощности). Основные потери потреблённой мощности это электрические (нагрев проводов обмотки), магнитные на перемагничивание сердечника статора и механические (трение в подшипниках и сопротивление на вентиляцию). Электрические потери зависят от сопротивления обмотки и её качества (плотности намотки), магнитные от качества самих магнитов и зазора между магнитами и статором (он должен быть оптимальным), механические потери несущественны даже в посредственных моторах. Без нагрузки (винта) КПД бесколлекторников колеблется в диапазоне примерно от 85% у откровенной китайщины до 99% (зафиксированный максимум 99,8%) у топовых фирменных. Потери проявляются как раз при наличии нагрузки, в нашем случае винта. Производители, как правило, указывают максимальную подводимую мощность которую может выдержать мотор. Поэтому, к примеру, два мотора одинаковой мощности с одинаковым kv и одинаковыми винтами на выходе дают огромную разницу в результатах. Один выдаёт хорошую тягу, потребляет относительно немного и после полёта чуть тёплый. Второй же может не тянуть, очень быстро выжирать аккумулятор и адски греться. Та же разница с регуляторами и аккумуляторами “из подвала” и фирменными (с честными характеристиками). Посему эффективно “поиграть” с изменением напряжения и подбором винта можно только на качественных комплектующих. К примеру для пилотажа использовать 3S и винт большого диаметра и небольшого шага, а для круизных полётов FPV самолёта использовать 4S и винт меньшего диаметра и большего шага. Если предполагается одна задача, то выбрать мотор и подобрать к нему винт.
Суть вопроса была в другом. О правильном соотношении шага и оборотов.
О правильном соотношении шага и оборотов
Эти параметры, без значений мощности мотора и предпологаемой скорости полёта вообще мало что дадут.
Мотор с маленькой мощностью с определённым шагом выкрутит меньше оборотов, чем более мощный мотор с тем же винтом…
Эти параметры, без значений мощности мотора и предпологаемой скорости полёта вообще мало что дадут.
Мотор с маленькой мощностью с определённым шагом выкрутит меньше оборотов, чем более мощный мотор с тем же винтом…
Выше подобрал 2212 с винтами 7*6 у 1400кв и 10*5 у 1000кв, при этом 1400кв тянет чуть быстрее в горизонте, так же по вертикали, и при этом меньше жрёт и греется…
То есть практически не понятно, какое соотношение выигрывает…
Главные параметры при расчёте любого винта - отдаваемая мотором мощность, обороты, на которых он эту мощность отдаёт и скорость полёта. Есть методики расчётов, которые основываются как на теории, так и на данных полученных из практики
Без нагрузки (винта) КПД бесколлекторников колеблется в диапазоне примерно от 85% у откровенной китайщины до 99% (зафиксированный максимум 99,8%) у топовых фирменных.
99.8?
Без нагрузки?)
Да. Заново искать не буду. Если интересно поищите сами.
В немецком журнале Modellflug была статья про расчёт винтов. Если есть интерес выложу сканы. Правда на немецком, но разобраться можно.