Choisir une hélice ?

Mon ami Yomgui, à chaque fois que tu te mets à parler d'hélices je dois convoquer mes deux neurones de toute urgence et relire plusieurs fois le message   

Blague à part, si tu te lances dans ce genre de chose, je suis sùr qu'il y aura des intéressés, et moi avec   
Cependant c'est probablement un gros boulot, non? Tu ne crains pas d'avoir à remettre à jour souvent?
D'autre part, c'est surtout quand on conçoit ou modifie un modèle, qu'on a vraiment besoin d'un tel outil. Sur ce petit forum, les inscrits ou lecteurs qui s'inspirent ici sont peu nombreux et ne construisent pas souvent de nouveaux avions. Alors ça me gènerait un peu de te dire " vas-y on attend ça avec impatience", car le nombre de gens à qui cela rendrait service ici justifie peu le temps que tu y passerais, et je serais désolé que tu sois frustré par un manque de réactions dû à la faible taille d'aerofred  
Cela dit, je suis heureux et flatté que tu souhaites faire profiter encore de ton travail ce modeste forum. Peut être que tu considères aerofred comme un moyen de "tester", mais je suis étonné que tu ne préfères pas un forum sur lequel tu aurais des réactions de gars plus pointus que nous et plus nombreux, comme modelism.com   
Hé, je ne vais pas m'en plaindre, hein? Si il y a des contenus de qualité sur aerofred, c'est bien grace à des contributeurs comme toi, comme LOMA, des enthousiastes comme Spad ( que je sens faiblir mais à qui je vais bientôt rendre visite pour le remotiver    ) et quelques autres   

Bref, c'est toi qui vois...

Fred

yomgui a écrit:
Est-ce que ça vaut le coup de faire un peu de prog ?

Ca peut super pratique ; pour des personnes qui ne savent pas choisir une hélice.. comme moi par exemple.
je trouve cette initiative très intéressante.

Ce travail de collect de données peut être collectif, nous avons tous des moteurs et hélices demarques différents. ce peu deja remplir pas mal de données.

j'ai une question Yomgui, as tu un banc d'essais moteur, et si oui comment est il constitué ?mesure de traction, vitesse, consommation...
merci
LOM A+

T'inquiètes Fred, c'est surtout que ça m'amuse et ça m'occupe quand j'ai la flemme de bricoler. Après, si ça peut profiter à d'autres (???)... pourquoi pas ?

Bon, c'est pas gagné... c'est un peu le problème avec l'idée de ce sujet ! c'est très compliqué... si on cherche la petite bête, sinon c'est relativement simple   

C'est pour ça que je préfère un outil qui simule bien n'importe quoi, et c'est à l'utilisateur de faire son choix, plutôt qu'une solution toute faite qui ne sera jamais parfaite.

LOMA, j'ai un banc d'essais de moteur tout bête. Avec le logger eagle tree j'ai la conso, la tension et les tr/min. J'ai aussi une alim stabilisée, c'est bien pratique... En fait, je ne mesure plus la traction, je le faisais dans la soufflerie, avec le capteur de force d'une balance de précision made in china directement monté au cul du moteur (comme ça, pas de jeu). Maintenant, avec les tr/min j'ai une idée précise de la traction sans avoir besoin de la mesurer.

Un test de moteur standard à la maison, c'est enregistrer volt, ampères et tr/min : à vide en augmentant la tension par plages (8V, 9V, 10V, etc.), puis avec 3 à 4 hélices, sous 3 à 4 tensions différentes chacune. Tout ça entré dans la babasse, ou dans Drivecalc, et j'ai une idée précise des capacités du moteur. Le principe c'est de trouver une valeur du KV qui donne une résistance proportionnelle aux tr/min, quand on applique aux données (pas celles à vide !) la fameuse formule tr/min = KV*(U-RI) --> U-RI = tr/min / KV --> R = [ U -( tr/min / KV ) ] / I

C'est ce que fait Drivecalc en gros. C'est bien corrélé avec les tests au dynamomètre.

Une fois le moteur décrypté, ça permet de connaître précisément quelle sera sa conso et ses tr/min selon la charge appliquée.

Alors si en plus ça t'amuse, surtout fais toi plaisir!!!

Quand je dois choisir un moteur et une première hélice, je regarde chez HK les avis des utilisateurs. Je regarde ce qu'ils ont utilisé comme hélice avec le moteur quand ils utilisent le même nombre d'éléments que moi, et les résultats de mesures. Je recherche donc sans surprise, le régime obtenu et l'intensité. Il n'est pas toujours possible de trouver ces données   
Alors si on a ça et une idée du rendement en plus, c'est plutôt bien!!!

Fred

Bonjour
Le travail de Guillaume est excellent !!
Pour avoir d'autres approches on peut regarder
a) Scorpion Calc Wizard
http://www.rcgroups.com/forums/showpost.php?p=16921433&postcount=368
(il me reste du travail pour améliorer-compléter depuis le moteur+batterie générique jusqu'à la motorisation complète)
Travail sur 2 paramètres (traction statique + "pitch speed")
b) web'o'calc
(même discussion-blog sur RC Groups)
Louis

Bonsoir
Photo de mon banc en "L". Pas de "wind tunnel" ! Pas dynamométrique
Quatre tiges filetées M8
Pivots IGUS
L'air est poussé vers l'arrière
Wattmètre PowerAnalyzer Pro
Liaison PC (y compris la balance en g)
Data vers EXCEL temps, V, I, rpm, température de flasque stator
Je dépouille et fais des moyennes
Je calcule Wout = Win - toutes les pertes (fer et ohmique)
J'en tire en "best fit":
Traction statique gf = Ct (rpm/1000)^Texposant
Wout = Cp (rpm/1000)^Wexposant
Ct et Cp sont propres a MES formulations
(différents de ceux de Yomgui issus souvent des mesures de l'Université de l'Illinois, autres formulations)
Texposant peut aller de 1.98 à 2.15
Wexposant peut aller de 3.1 à 3.2
Dans Scorpion Calc j'utilise soit mes valeurs, soit celles de Dr Kiwi, des tables Cobra et autres sources
Louis

Ca souffle ..

Je viens de tester la consommation de mon Turnigy G46 Brushless Outrunner 670kv (.46 Glow).

Je n'ai mesuré que le courant avec différentes tensions d'alimentation, plus tard je mesurerais la traction,
J'ai le bancs, mais n'ai  pas fait le support moteur.

hélice : APC style propeller 14x7-E
les tests sont fait à fond:
2S (7.4V) 15A (111W)
3S (11.1V) 30A (333W)
5s (18,5v)  70A  (1295W)

sachant que le courant max admissible dans le moteur est de 40A, la denière configuration n'a durrée que qqs, le temps de faire la mesure..

Je pense que je vais racheter des hélices un peu moins gourmande..

ceci pour électrifier un Pilatus PC9 ARTF ROULETTE (40-46) (SEA-12)

a+
a+

Bonjour
Tu peux jouer avec Scorpion Calc
http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=736782
Le moteur Scorpion voisin est le SII4020-630 Kv 658 rpm/V 291 g
Bloquer l'hélice APC 14x7 E (mode to keep # et non pas auto)
Ensuite on trouve
2S I = 14A
3S I = 28.6A
4S I = 47.6A
5S I = 70.3A
et toutes les perfs rpm, torque, Static thrust, Pitch speed, Power In, Power out
Pour un moteur de 300 g se limiter à 900 W (3W/g)
On peut aussi "éditer" les paramètres du moteur Scorpion choisi au départ pour faire un "custom"
Bon exercice
Louis

Faut lire les 30 pages d'anglais avant ?

Et c'est toi ? Fourdan ?
a+
merci

Bonjour
Pour la lecture de l'anglais .. c'est "up to you"
Pour Scorpion Calc il suffit de "downloader" le fichier zip ScorpionCalc v364
Puis le dézipper
Oui j'en suis l'auteur
Louis

Salut Loma,

Ça colle bien en effet avec les simulations chez moi aussi (c'est bon... t'as juste ).

Dommage que ça sorte que 330 W avec la 14x7 parce que à priori ça aurait fait une bonne hélice pour du vol "serré plein gaz à basse vitesse".

En augmentant la tension pour chercher les watts, t'auras pas trop le choix la "plage de fonctionnement idéale" peu importe où elle commence où elle s'arrête, sera déplacée vers les grandes vitesses, vu que tu seras obligé de réduire le diamètre : la conso sera, légèrement, mieux rentabilisée avec un vol un peu plus tendu. Mais bon, c'est peut-être aussi bien qui sait ?

En 5S, une 11x5.5 donne dans les 30 A et ça doit dépasser les 500 W.

J'avais cette puissance sur un moteur de 50 g !!!    

Et pourquoi pas une 14x10... 40 A en 3S ?   si tout crame, j'ai rien dit  

Merci pour vos réponses...

comme c'est pour un avion de 2,7kg..., j'aimerai avoir une bonne traction...
je vais mesurer les différentes tractions possibles aussi avec différentes hélices...

le moteur c'est 40A MAx
a+

La traction dépend de la vitesse. Une traction élevée à vitesse nulle ne veut absolument pas dire qu'elle sera toujours suffisante à la vitesse de vol de l'avion. N'oublie donc pas de prendre en compte le régime du moteur et le pas de l'hélice

Fred

Salut à tous.

merci, fred pour ce complément.


Une photo, du banc.


En 2s à fond, ça tire 0.880kg.
En 3s à fond, ça tire 1.550kg.
En 5s à fond, ça tire 3.500kg.

un 4s devrait tiré 2.400kg (si on garde la m^me courbe)

Faut que je trouve une hélice qui me donne une conso de 50A sous 5S.
a+

Essaie de raccourcir progressivement celle là. Quand tu auras la conso désirée, tu sauras quel diamètre acheter la prochaine fois
A ta place, pour les premiers vols je n'essaierais pas une hélice avec un pas plus faible.

Fred

Slt.
Ca me fait mal au cœur de couper une hélice.. alors j'en ai donc acheté d'autres...

Hélice 13x6
2S: 11,3A => 700g
3S: 20A  =>1.300kg
5S: 44A => 3.100kg

Hélice 12x6
5S: 40A => 2.950kg

La 13x6 en 5s me plait bien... (j'aurrai bien voulu garder un pas de 7)
a+

Salut LOMA, tes chiffres sont assez étonnant, la différence entre la 13x8 et la 12x6 devrait être bien plus marquée.

C'est marrant parce qu'en faisant tourner Tetacalc avec un AXI 4120/14, assez proche de ton moteur, tes chiffres avec la 13x8 correspondent aux miens mais avec la 12x6 !

En 5S, la 13x8 ce serait plus 65 A et plus de 4kg de poussée...

Bizarre, bizarre...

yomgui a écrit:Salut LOMA, tes chiffres sont assez étonnant, la différence entre la 13x8 et la 12x6 devrait être bien plus marquée.

C'est marrant parce qu'en faisant tourner Tetacalc avec un AXI 4120/14, assez proche de ton moteur, tes chiffres avec la 13x8 correspondent aux miens mais avec la 12x6 !

En 5S, la 13x8 ce serait plus 65 A et plus de 4kg de poussée...

Bizarre, bizarre...

C'est parce que tu as lu mon post trop vite c'est bien une 13x6et non ne 13x8, j'avais mal lu... la correction s'est faite pendant ta réponse...
a+

Je me pose une question que bien d'autres se sont posés avant moi j'en suis sûr : quel peut être le rendement global de la chaine de propulsion d'un avion? Disons le cas général, un avion moyen en vol de croisière. Quand on voit ces courbes de rendement affichant dans les 50% pour des hélices APC, (réputées performantes) ...

... sachant que les moteurs brushless ont parait-il un rendement d'environ 80% quand ils sont utilisés au mieux, quant au contrôleur, il doit bien prendre lui aussi sont tribut. Alors pour chaque W qui propulse réellement un avion, il faut peut être en fournir trois avec l'accu.
J'enfonce une porte largement ouverte, mais depuis que je me suis mis à jouer avec ma soufflerie, je prends peu à peu conscience du prix de chaque petite traînée, qui se paie cash en Ampères ( les grandes traînées quant à elles, se paient plutôt en €, voir en $, cash également ) sur la batterie et grève d'autant l'autonomie.

Petit exemple : une roue ø70 avec sa jambe en corde à piano ø4mm coûterait d'après mes petits essais maison,  25g à 40km/h, soit 0,2A à 60km/h sur une tension de 12v (3s), et en y appliquant le rendement, ça nous amène pas loin de 0,5 ou 0,6A. Si le train est tricycle, on atteint pratiquement 2A    

Ca fait réfléchir!

Fred

Bonjour
Récapitulons les énergies pour un vol
A) Accélération au départ/ vol : Energie cinétique de 0 à 1/2 m V^2; à V constante le delta est nul
B) Trainée = Traction en vol : Traction x Distance parcourue
C) Energie de pesanteur : m g (Z2 -Z1) (avec les bonnes unités m en kg , 9.18 , Z en mètres )
Le reste (en vol)
1) Sert à "mouvoir des molécules d'air" = énergie perdue (en chaleur) une partie utile sert à pousser, une partie est perdue en tourbillons inutiles
2) Pertes moteur (pertes fer + pertes ohmiques : égales si on travaille au peakeff)
3) Pertes dans le contrôleur brushless
4) Pertes dans la batterie (chaleur)
Voir le Blog de Gilles Muller donnant l'énergie en Wh pour un remorqueur Gambitron et son planeur remorqué
http://blog.gmfcsoft.com/
Note : on peut utiliser les joules (J) ou les kJ ou les Wh
Au point fixe (avant le take off) on ne fait que pousser de l'air
Au roulage il y a aussi les pertes de roulage sur le sol (herbe ou bitume) , fonction de la "rugosité"
Louis

Salut !

Pour répondre à ta question Fred, dans le cas d'un avion en croisière... si on regarde du côté de la chaîne de propulsion. En simplifiant, on peut déjà considérer les éléments :
- hélice,
- moteur,
- contrôleur.

Le rendement total de la chaîne de propulsion est le produit du rendement de chaque élément :

eta_prop = eta_hél * eta_mot * eta_con

Pour l'hélice, par définition le rendement sera inférieur ou égal au rendement max de l'hélice. Une hélice mal choisie va plomber le rendement.

Le rendement max de l'hélice est principalement définie par le rapport pas/diamètre (P/D). Les faibles P/D ont à priori un rendement max plus faibles que les grands P/D (1 ou un peu plus). En général, on sera entre 50 et 75 % de rendement max. 50 % ce serait pour un P/D de moins de 0,5 ou une hélice de mauvaise qualité. 75 % ce serait pour une hélice carrée (P/D = 1), ou une bonne hélice avec un P/D plus classique (par exemple une 9x7 ou 9x8).

Pour le moteur, classiquement on peut supposer un rendement entre 60 et 80 %. Là aussi le bon "dimensionnement" du moteur est important (ce qui n'est pas synonyme de meilleur rendement moteur). On peut partir sur un rendement à 70 %.

Pour le contrôleur, et considérant le cas "vol de croisière", j'irais vers l'abstraction... en voyant plutôt l'effet d'une utilisation des "gaz" réduits qu'un "pur" rendement du contrôleur. Dans ce cas et d'après des expérimentations perso, j'utiliserais volontiers la relation suivante :

eta_con = racine de (facteur de réduction des gaz)

Ici, il faut comprendre le terme "facteur de réduction des gaz" comme le rapport tension sortante / tension entrante du contrôleur, qu'on peut appréhender approximativement par le facteur RPM gaz réduits / RPM pleins gaz. On a donc eta_con :
100 % gaz --> rendement à 100 %
90 % gaz --> rendement à 95 %
80 % gaz --> rendement à 89 %
70 % gaz --> rendement à 84 %
60 % gaz --> rendement à 77 %
50 % gaz --> rendement à 71 %

Au total, classiquement pour un avion en croisière à 70 % de gaz, on peut estimer :

eta_hél = 70 %
eta_mot = 75 %
eta_con = 84 %

d'où eta_prop = 44 %

C'est un exemple. Dans la pratique on sera entre 40 et 50 %. Il semble difficile d'aller plus haut que ces 50 %, mais ça doit être faisable !

Ceci lie directement la puissance de vol à la puissance fournie par la batterie, la moitié de cette dernière est perdue !

Moins de 50%, c'est ce que je subodorais
chaque petit fifrelin de traînée, déjà au départ est à multiplier par plus que deux ! ça fait réfléchir

Bonjour
Sur le site APC il y a plus de 600 références
Je me suis amusé à faire un dossier EXCEL récapitulatif
Je ne sais pas comment le joindre ici
Je vous mets un lien sur RC Groups
http://www.rcgroups.com/forums/showpost.php?p=35054145&postcount=171
Bonne découverte
Louis

Salut Louis,

merci pour le partage

C'est un peu tôt pour mon neurone, mais j'ai essayé de piger ton post sur RCG. Tu pourrais donner une traduction des abréviations ? Des coefficients, je pense. Merci.

Fred

Bonjour
Quelques indications
Feuille 1
col E diamètre inch
col F pitch inch (nominal)
col K rpm pour les calculs (on peut éditer)
col L Ct (coefficient UIUC) V=0 Static thrust (newton N) = rho Ct (Dm^4) (n^2)
col M Cp (coefficient UIUC) V=0 Static power (watt W) = rho Cp (Dm^5) (n^3)
resultats
col N puissance à l'hélice (W)
col O traction statique (gram force gf)
col P pitch speed (km/h)
col Q ratio gf/W
col R n100W (rpm pour 100W)

col T J à zéro poussée
col U vitesse à zéro poussée (vitesse de transparence)
col V ratio = vitesse de transparence / pitch speed

rho ( standard 0m, 15°C = 1.225 kg/m^3), dépend de : altitude, température, humidité ..
n (rps) .. rev per second or cycle per s or Hz (= rpm/60)

Dm = prop diameter (m)
Ct voisin de 0.1
Cp voisin de 0.05

J = V/(nD)
V = air velocity (m/s)
Colonnes X, Y, Z .. AC données mécaniques et prix (US$) à l'unité

voir aussi les autres feuilles
Louis