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Flugzeugbau | Bedienung von Constant speed-Props  
31. Dezember 2016: Von Nicolas Nickisch 

Vor dem hoffentlich guten Rutsch ins Neue Jahr eine Frage zu CS-Propellern.

Ich fliege häufig einen Flieger mit IO-360 und Verstellpropeller.

Das POH gibt recht eingängige Angaben zu MAP und RPM an, z.B. 25"/2500, 24"/2400, 23"/2300. In grösseren Höhen sind hohe MAPs nicht mehr zu schaffen, aber okay. Passt auch gut zu der Bedienphilosophie, die ich für den Rotax 914 gelernt habe.

Vor einiger Zeit flog ich mit jemandem, der mir erklärte, er flöge immer mit Vollgas und reguliere mit der RPM damit er einen Hebel weniger bedienen müsse. Okay, komplett neues Konzept, aber naja.

Die Geschwindigkeit fand ich auch nicht so prickelnd. Und der Wareneinsatz (=Verbrauch) war auch nicht überzeugend. Mit den Werten aus dem POH komme ich dagegen nahezu exakt auf Handbuchwerte.

Kürzlich wurde mir in anderem Zusammenhang erklärt, man müsse unbedingt vermeiden "untertourig" zu fliegen. Ich stelle mir das so ähnlich vor, wie wenn ich im 4. Gang mit 45km/h in meinem Auto dahinrolle.

Dann Vollgas zu geben, bewirkt im besten Falle ein peinliches Ruckeln, vielleicht aber auch Abwürgen des Motors.

Ich könnte mir vorstellen, daß analog der Betrieb mit hohem MAP und niedrigen RPMs (= hoher Anstellwinkel der Blätter) zu einer beträchtlichen Belastung des Motors führt.

Aber wie legt der Hersteller die korrekten Kombinationen aus MAP und RPM fest ? Wie stellt man fest ob man "untertourig" ist. Nur durch beachten der Handbchwerte?

31. Dezember 2016: Von Thomas Kube an Nicolas Nickisch

Teil uns doch mal den Flugzeugtyp und den genauen Motortyp mit.

Meistens gibt es dann dazu recht ausführliche Erklärungen unter welchen Bedingungen WOT (wide open throttle) Sinn macht und welche Risiken man eingeht.

Guten Rutsch nach 2017 und Happy landings.

Thomas

31. Dezember 2016: Von Tobias Schnell an Nicolas Nickisch Bewertung: +2.00 [2]

Das Handbuch ist Dein Freund.

Bei sehr hoher Leistung und sehr niedrigen Drehzahlen können überhöhte Drücke im Verbrennungsraum entstehen, die Klopfen oder andere schädliche Erscheinungen begünstigen. Ein Start mit 2000 RPM am Prop und WOT in Seehöhe wäre keine gute Idee bei einem IO360. Je höher Du steigst, desto weniger Leistung bleibt übrig, und desto weniger kann in dieser Hinsicht passieren.

Ansonsten fliege ich grundsätzlich mit der niedrigsten Drehzahl, die das POH des jeweiligen Flugzeugs für das gewünschte Powersetting erlaubt. Weniger Drehzahl bedeutet weniger Lastwechsel bei den zyklisch belasteten Motorkomponenten, weniger Reibung und einen besseren Wirkungsgrad des Propellers - vor allem aber auch weniger Lärm in der Kabine und am Boden.

Tobias

31. Dezember 2016: Von Wolff E. an Thomas Kube

Das 25/2500 24/2400 kann nur für Sauger gelten. Jeder Turbomotor hat Ladedrücke bis 42 und inch. Da wäre man mit 24/2400 oder 22/2200 echt "lahm" unterwegs. Ich wage aber zu bezweifeln, dass das bei dem IO360 Sinn macht, Vollgas zu geben und die Power über die Drehzahl zu regeln. Und erst Recht aus der Sicht, das man es "einfacher" in der Bedienung hat.

Anbei ein Sheed vom IO320B. Es gibt da sehr wohl ein Limit der MP bei z.B. 2000 U/min von 26 inch. Und das könnte man bestimmt auch im niedrigen Levelflug erreichen. Mal ganz zu schweigen vom Fuel Flow, der mit der "Vollgas-Methode" recht hoch sein dürfte. Es wundert mich immer wieder, das es Piloten gibt, die entgegen einem Handbuch des Herstellers solche "Vollgas-Regelwerke" machen. Ich kenne nur einen Fall, wo man mit Vollgas fliegt und mit einem 4. Regler die Leistung steuert. Bei der Twin Comache Turbo, wo der Lader von Hand geregelt wird und die Throttle komplett offen sind. Das macht man aber erst so in 7-8000 ft, wenn der Sauger einen Leistungspeak überschritten hat.



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power.jpg

31. Dezember 2016: Von Nicolas Nickisch an Thomas Kube

Ist eine C177.

31. Dezember 2016: Von Lutz D. an Nicolas Nickisch Bewertung: +1.00 [1]

Den IO360 kannst Du in einem Reiseflieger tatsächlich von Start bis descent WOT betreiben und die Leistung mit dem Gemisch einstellen. Auf Reiseflughöhe hast Du dann ja ohnehin kein 'Vollgas' mehr, weil die Luft so dünn. Die RPM kann sich dann danach richten, ob Du schnell, weit oder ökonomisch fliegen willst, die mit dem roten Hebel gewählte Leistung natürlich auch. Und klar: Handbuch geht Internetberatung vor.

31. Dezember 2016: Von Alexander Callidus an Nicolas Nickisch

Der Hersteller hat das Muscheldiagramm des Motors. Dort sucht er sich eben die passenden Kombinationen raus. Wenn Du dir so ein Diagramm anschaust, siehst Du, dass manche Kombinationen unökonomisch sind. Die Theorie reicht als Konzept, dann ein paar Erfahrungswerte und Resonanzvermeidung dazu und fertig. Getriebeauslegung beim Auto genauso.

1. Januar 2017: Von Thomas Kube an Nicolas Nickisch

Schau mal da,

zu demThema gibt es sehr viel, Stichwort red box.

https://www.advancedpilot.com/downloads/prep.pdf

Thomas

1. Januar 2017: Von Nicolas Nickisch an Lutz D.

Vielen Dank . Das überrascht mich zwar - aber dann isses eben so!

Happy New Year !

1. Januar 2017: Von Nicolas Nickisch an Thomas Kube

Das werd ich mir die Tage mal bei Kaminfeuer und Rotwein reinziehen :-)

3. Januar 2017: Von Peter Schneider an Nicolas Nickisch

Aber wie legt der Hersteller die korrekten Kombinationen aus MAP und RPM fest ? Wie stellt man fest ob man "untertourig" ist.

Z.B. durch Beachten des Diagramms im Service Letter von ROTAX (paragraph 3.1.3), das typischerweise auch für andere Ottomotoren gelten dürfte, sofern die Verstellmöglichkeiten oder ein Steuercomputer den Zustand "detonation" nicht verhindern. Gilt genauso für ground adjustable Props.

3. Januar 2017: Von Nicolas Nickisch an Peter Schneider

Interessant. Das ist eigentlich exakt das, was man mir vor Jahren zum Handling Rotax 914 im TMG beigebracht hat und findet sich auch so für den IO-360 wieder.

3. Januar 2017: Von Tobias Schnell an Peter Schneider

Z.B. durch Beachten des Diagramms im Service Letter von ROTAX (paragraph 3.1.3), das typischerweise auch für andere Ottomotoren gelten dürfte

Also dieses Diagramm ist sicher nicht universell gültig - die Drehzahlen auf der Abszisse erreicht ein "normaler", nicht mit Getriebe ausgerüsteter Flugmotor niemals. Darüber hinaus ist es nur für Druckhöhen< 3500 ft gültig.

Daraus Informationen für die Bedienung eines IO360 abzuleiten (also z.B. ob WOT-Operation vom Start bis zum ToD zulässig ist), halte ich für unmöglich.

Tobias

4. Januar 2017: Von Mareike Habera an Tobias Schnell

Handbuch ist immer dein Freund, es sei den es ist eine Bauanleitung von IKEA

4. Januar 2017: Von Peter Schneider an Tobias Schnell

Ich möchte mich ja bezüglich Motorenkunde nicht zu weit aus dem Fenster lehnen. Das Prinzip - nicht das Rotax- Diagramm - ist aber typischerweise allgemein gültig, ob Conti, Rotax oder Automotor: untertourig breitet sich das gezündete (oder selbstgezündete) Gemisch eben kontraproduktiv aus, bekannt auch als Klopfen (Detonation). Natürlich hat ein Conti kein Getriebe und läuft mit ca. halber Drehzahl. Es hängt aber nicht vom Getriebe ab, sondern von der Thermodynamik des Verbrennungsvorgangs im Zylinder, ob untertourig und hoher Ladedruck gesund für den jeweiligen Motor ist. Das wiederum hängt auch mit dem Bereich des Variable Pitch des Props zusammen.

Die Möglichkeit, ob es zum Klopfen kommt ist (neben anderen Faktoren wie Oktanzahl) natürlich davon abhängig, was das für ein Motor ist und ob die Bedienelemente einen solchen Zustand ermöglichen. Der "Jemand", der erklärte, "er flöge immer mit Vollgas und reguliere mit der RPM damit er einen Hebel weniger bedienen müsse" hat ein Konzept, das ich - wenn wörtlich genommen - sicher nicht teilen würde. Die modernen Einhebel-Antriebskonzepte haben ja dafür einen schlauen Computer, der im gesunden Bereich regelt...

Mehr wollte ich dazu nicht zum Besten geben. Es war nur interessant, daß Rotax dieses Diagramm erst kürzlich in einem Update zum ursprünglichen Serviceletter von 2009 geliefert hat, in dem nur ein paar Zahlen genannt waren.

4. Januar 2017: Von Tobias Schnell an Peter Schneider

Peter,

alles richtig, was Du schreibst. Dennoch tut derjenige, der vielleicht etwas flapsig meint, er regle "aus Gründen der Einfachheit" per blauem Hebel die Leistung, bei vielen IO360-Installationen in Reisefliegern eigentlich genau das richtige.

Im Handbuch einer M20J sind zum Beispiel für Druckhöhen von 4000 und 6000 ft folgende Powersettings zulässig (habe immer die niedrigst mögliche Drehzahl für das jeweilige Powersetting aufgeführt):

PA=4000 ft:

75%: MP 24,4 inHG, 2600 rpm
70%: MP 24,9 inHG, 2400 rpm
60%: MP 23,7 inHG, 2200 rpm

PA=6000 ft:

75%: MP 24,1 inHG, 2600 rpm
70%: MP 24,4 inHG, 2400 rpm
60%: MP 23,6 inHG, 2200 rpm

Es stimmt also schon, dass die Leistung primär über die Drehzahl geregelt wird. Ob nun allerdings andere Kombinationen schädlich (also z.B. 25 inHG und 2200 rpm in 4000 ft) schädlich sind oder nur eine andere Leistung ergeben, darüber schweigt sich das Handbuch (und übrigens auch das Motorhandbuch des IO360) aus. Nicht vergessen werden darf natürlich auch, dass die Gemischeinstellung einen wesentlichen Einfluss auf die Leistung hat und z.B. bei LOP-Operation die Werte oben ohenhin nicht mehr stimmen.

Tobias

4. Januar 2017: Von Markus Doerr an Nicolas Nickisch

Das mit dem untertourig und Motorbelastung ist halt auch ein OWT. Solange es keine Detonation gibt muss der Motor das aushalten und ist auch dafür ausgelegt. Da sollte man Mike Busch zu Rate ziehen.

https://www.avweb.com/news/airman/184483-1.html?zkDo=emailArticlePrompt

Der empfielt im Crusie 'over square'. Natürlich nicht beim Startlauf.

Ein POH hat mehr Beschränkungen als der Motor. Die Kombination Motor-Propeller ist schuld, dass man nicht so untertourig fliegen darf in bestimmten Fällen. Mit den Schwingungen ist nicht zu spassen. Daher ist meist auch ein Bereich verboten '21-22'....

4. Januar 2017: Von Richard Georg an Tobias Schnell Bewertung: +4.00 [4]

Der Außendruck betägt gerundet in

SL &nbsp; 30,0 IHG

2000 ft 27,8 IHG

4000 ft 25,8 IHG

6000 ft 24,8 IHG

8000 ft 22,2 IHG

10.000 ft 20,5 IHG

Der bei voll geöffneter Drosselklappe wird der maximale Ladedruck bei Saugmtoren aufgrund der Verluste im Ansaugkanal immer geringer sein wie der Außendruck in der jeweiligen Höhe.

Für den Lycoming IO-360-A, -C, -D, -J ist der maximale MP für Dauerleistung in abhängigkeit der Drehzahl nach Lycoming OPERATORS MANUAL:

1800 RPM 25 IHG

2000 RPM 26 IHG

2200 RPM 27,2 IHG

2300 RPM 28 IHG

2400 RPM 28,7 IHG

2700 RPM 28,5 IHG

Siehe auch Diagramm von Wolff E. linke Hälfte

bei 65 % Leistung Best Power ergibt sich ca. folgender Benzinverbrauch

2700 RPM 67 LB/H

2200 RPM 62 LB/H

bei 65 % Best ECONOMY ca.

2700 RPM 57 LB/H

2200 RPM 53 LB/H

LB/H dividiert durch 6 ergibt GAL/H

Unter diesem max. Werten können nachLycoming alle Kombinationen, soweit es nicht durch den Propeller gesperrte Drehzahlbeeiche gibt kombiniert werden.

Bei gleicher Leistung ergibt die Kombination "geringere Drehzahl - höherer MP" den geringeren Benzinverbrauch.

Ab spätestens 2000 ft ist die Kombination 2300 RPM oder höher mit voll geöffnete Drosselklappe möglich.

desweiteren haben wir bei geringerer Drehzahl einen höheren Propellerwirkungsgrad und wir verwandel den kostbaren Sprit nicht in Lärm.

4. Januar 2017: Von Christian Schuett an Tobias Schnell

"Also dieses Diagramm ist sicher nicht universell gültig - die Drehzahlen auf der Abszisse erreicht ein "normaler", nicht mit Getriebe ausgerüsteter Flugmotor niemals. Darüber hinaus ist es nur für Druckhöhen< 3500 ft gültig."

Ja Rotax sorgt mit seinen schwammigen Vorgaben immer wieder fuer rauchende Koepfe (nicht Zylinderkoepfe, hoffe ich).

Ich sehe es so: Wenn MAP ueber 27, so muss fuer dauerhaftes WOT min. 5200U/min anliegen, dann ist man immer auf der sicheren Seite. Es gibt in dem Diagramm einen Bereich auf der rechten Seite, wo auch hoehere MAP-Werte erlaubt sind, ohne 5200 drehen zu muessen.

Steigt man nun in eine Hoehe, in der man WOT weniger als 27in.Hg erreicht, so kann man WOT auch weniger als 5200 dauerhaft drehen, hier ist man dann nicht mehr im Bereich limited operation.

Was dieses "Continuous use of engine speed below 5200 rpm with WOT should be avoided." in diesem ganzen Zusammenhang soll, verstehe ich nicht, das ist viel zu pauschal und gilt meines Erachtens nur, wenn MAP in niedriger Flughoehe zu hoch ist. Ob ich die MAP <27 durch steigen in entspr. Flughoehen oder durch schliessen der Drosselklappe erreiche, ist dem Motor doch vollkommen egal.

Chris

5. Januar 2017: Von Erik N. an Christian Schuett

Ähnliche Begrenzungen gibt es bei jedem Motor, auch beim IO520

5. Januar 2017: Von Peter Schneider an Tobias Schnell

Tobias,

da kann ich Dir zustimmen. Es ist wohl so, daß in zugelassenen Mustern die Installationen wirklich ungesunde Zustände, abgesehen von der Gemischregelung, praktisch nicht erlauben, solange sich die Einstellmöglichkeiten im Rahmen der Tabellen des POH bewegen.

Zur Ermittlung der optimalen Konfiguration an meinem Flieger in der Experimental-Phase hatte ich mit dem Prop-pitch experimentiert (ground adjustable). Dabei gerät man bei Vollgas am Boden leicht in den "ungesunden" untertourigen Drehzahlbereich, zugunsten einer guten Reiseeinstellung. Das war aber aufgrund der Motorhersteller-Empfehlung unbedingt zu vermeiden.

Peter

8. Januar 2017: Von Stefan Geyersberger an Christian Schuett

Chris,

ich kann dir bei deinen Aussagen nur zustimmen, ich komme nach Studium der verschiedenen Rotax Dokumente zum gleichen Ergebnis. Was mich aber stutzig macht ist die Tatsache dass sowohl im POH der DA20 als auch der Aquila A211 (beide mit CS-Prop) eine sehr ausführliche Tabelle mit Leistungseinstellungen enthalten ist bei der die MAP für ein bestimmtes Setting (Höhe und Drehzahl) deutlich unter den von Rotax zugelassenen MAP Werten liegen. Meine Vermutung ist dass es sich um empfohlene (erflogene) Einstellungen handelt um besonders "wirtschaftlich" zu fliegen.

"Ob ich die MAP<27 durch steigen in entspr. Flughoehen oder durch schliessen der Drosselklappe erreiche, ist dem Motor doch vollkommen egal."

Nur bei dieser Aussage sollte man hinzufügen dass bei größeren Fughöhen das Gemisch beim Rotax "fetter" wird und es dadurch vielleicht doch einen Einfluss auf den Motor hat, wenigstens was die Kühlung betrifft.

Insofern würde ich mir von den Flugzeug-Herstellern wünschen zwei Arten von Leistungsempfehlungen zu machen:

  1. Einfache Empfehlung: z.B. solange die RPM über 5200 ist gibt es keine Einschränkungen bzgl. MAP; unterhalb von 5200 RPM sind folgende Grenzen für MAP zu beachten: ....
  2. Ausführliche Tabelle mit Leistungseinstellungen wie z.B. bei Aquila A211 (mit CS-Prop)

Punkt 1 habe ich mal für mich auf Basis des aktuellen Rotax SL so formuliert:

  • bis 3500 ft: bei Drehzahl unter 5200 U/min ist die MAP Begrenzung zu beachten (siehe Tabelle unten)
  • über 3500 ft: bei Vollgas (WOT) min. 5200 U/min, bei niedrigeren Gaseinstellungen gibt es keine MAP Begrenzung

Tabelle (abgeleitet aus dem Diagramm des aktuellen SL):

  • max. 28.5 inHg @ 5000 U/min
  • max. 28.0 inHg @ 4900 U/min
  • max. 27.5 inHg @ 4800 U/min
  • max. 27.0 inHg @ 4650 U/min
  • unter 27.0 inHg keine Drehzahl Begrenzung

Einen praktischen Nutzen habe ich mal für mich abgeleitet (Rotax 912): beim Start ist der CS-Prop ja bekanntlich in Startstellung und die Drehzahl geht bis auf 5800 hoch. Nach Erreichen der Sicherheitshöhe kann man ja schon mal gefahrlos mit dem CS-Prop die Drehzahl auf 5200 reduzieren. Im Reiseflug hat man ja deutlich weniger zu tun und kann dann in Ruhe ein passendes MAP/Drehzahl-Setting wählen und einstellen. Und wen das selbst noch zu blöd ist kann einfach die 5200 stehen lassen, das hat den Vorteil dass man (zumindest über 3500ft) beliebig mit der MAP "spielen" kann.

Bin gespannt ob ich mit meiner Einschätzung komplett daneben liege ...

9. Januar 2017: Von Alexander Callidus an Stefan Geyersberger
  1. Ausführliche Tabelle mit Leistungseinstellungen wie z.B. bei Aquila A211 (mit CS-Prop)

Könntest Du die mal posten?

9. Januar 2017: Von Christian Schuett an Stefan Geyersberger
  • über 3500 ft: bei Vollgas (WOT) min. 5200 U/min, bei niedrigeren Gaseinstellungen gibt es keine MAP Begrenzung"

Wenn man den SL von Rotax als Grundlage nimmt: Ab erreichen der Hoehe, bei der man bei WOT nicht ueber 27 in.Hg kommt (wo die Grenze genau liegt ist vom Wetter abhaengig, liegt aber im Bereich der 3500 ft), kann man jede beliebige Drehzahl einstellen und WOT stehen lassen, ohne den Motor zu ueberlasten.

"Einen praktischen Nutzen habe ich mal für mich abgeleitet (Rotax 912):"

Ich steige mit 5200 und WOT solange, bis der MAP unter 27 gefallen ist. Dann entscheide ich, ob ich auf dieser Hoehe bleibe, dann levele ich aus und reduziere die Drehzahl per Propeinstellung auf z.B. 4500 U/min, oder ich steige so weiter bis zur gewuenschten Hoehe und reduziere dort die Drehzahl entsprechend. WOT lasse ich stehen, die Fuhre soll ja schliesslich voran kommen :)

Chris

9. Januar 2017: Von Christian Schuett an Alexander Callidus

"Könntest Du die mal posten?"

Bitteschoen: (RPM mit 2,43 multiplizieren, um auf Motordrehzahl zu kommen)

Tabelle

Chris


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