Hélices différentes sur push-pull?
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Auteur Sujet: Hélices différentes sur push-pull?  (Lu 2648 fois)

Maverick

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Hélices différentes sur push-pull?
« Réponse #20 le: 09 février 2016 à 12:12:38 »

Salut à tous!

Quand j'ai dépouillé mon TAROT T1000 pour en faire un X8, je me souviens avoir pesé le matos enlevé.
Au final, le châssis était plus léger de 500gr en config X8, comparé à une config à plat.

Quand à la tenue au vent, n'est-ce pas en rapport avec la vitesse max du multi /2 ?

Adrien
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PAT

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Hélices différentes sur push-pull?
« Réponse #21 le: 09 février 2016 à 12:16:28 »

Ça c'est du discours politique Gaël, ça ne fait en aucun cas avancer le schmilblik !
Bien malin ou présomptueux qui peut dire qu'il possède à fond le sujet !

Tout n'est pas tout blanc ou tout noir, mais je sais clairement par expérience maintenant, que les coaxiaux présentent plus d'inconvénients (rédhibitoires pour moi) que d'avantages et que leur utilisation pose beaucoup plus de problèmes qu'elle n'en résout : je m'abstiendrai donc à l'avenir, principalement à cause (et dans l'ordre de priorités) de

- la contradiction liée aux pertes
- la gêne et les dangers liés aux hélices inférieures,
- les longs réglages d'optimisation de performances nécessaires et les réglages relatifs à l'influence sur le vol lui-même c'est inutile puisque l'on peut éviter tout cela sans coaxiaux.


Bien entendu, certains sont ravis de leur machine à moteurs coaxiaux, où rien n'a été optimisé et c'est très bien ainsi !


Pour bien illustrer la différence entre la théorie et la pratique, je reprends l'idée de Nico (augmenter le pas), qui est cohérente et justifiée, mais dès qu'on l'applique, des problèmes surgissent : en augmentant le pas des hélices inférieures sans diminuer leur diamètre, leur vitesse de rotation va avoir tendance à diminuer ... et les pertes augmentent ! Tel que, ça ne fonctionne pas très bien.
C'est pourquoi, dès le début, depuis des années sur Mikrokopter, on a constaté qu'il ne suffisait pas d'agir sur un seul paramètre pour essayer d'optimiser, mais sur plusieurs, et souvent ensemble : diamètre des hélices, pas, table de mixage (aucun constructeur autre ne le gérait à l'époque..), voire puissance "envoyée" au moteur... voire remplacement du moteur lui-même.


C'est un travail long et assez fastidieux (qui a le mérite de rendre humble !), et pour un  résultat qui n'est pas forcément (selon machine) très convaincant à l'arrivée !


En matière d'hélices, pour avoir travaillé de façon théorique et pratique le sujet, j'ai fini par en conclure ce que j'indique souvent : hélas, seul l'essai est vraiment probant à notre niveau.
Entre autres, et après pas mal de temps passé dans les labos et avec les spécialistes de mécanique des fluides, j'ai alors alors mieux compris pourquoi les souffleries (en aéronautique) et les "bassins de carène" (pour les bateaux) sont si importants et m'ont sans doute autant aidé (sinon davantage) que la pourtant très indispensable théorie.


Pat
 
« Modifié: 09 février 2016 à 12:22:52 par PAT »
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çatourne

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Hélices différentes sur push-pull?
« Réponse #22 le: 09 février 2016 à 12:22:24 »

Le vrai avantage du coax est effectivement la possibilité d'un diamètre d'hélice  plus important pour un même encombrement.
Mais du coup, si on augmente la surface alaire, la prise au vent est aussi plus importante et ça devient moins stable dans le vent :).
« Modifié: 09 février 2016 à 12:27:26 par çatourne »
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Hélices différentes sur push-pull?
« Réponse #23 le: 09 février 2016 à 12:37:20 »

Je ne retrouve plus le post...

Mais j avais passé sur banc les U5, en Push Pull, avec différentes hélices, et finalement il y avait 12% de perte, la taille ou pas ne changeait pas trop.
Je me souviens très bien de ce post avec les photos du banc, et ce 12% était cohérent avec mes calculs d'autonomie entre théorie et réel.

J'avais complètement occulté l’intérêt du bras et support mutualisé, c'est en effet très important.
Ne pas oublier une diminution considérable des vortex en dessous ce qui permet une descente dans son flux assez stable.
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Hélices différentes sur push-pull?
« Réponse #24 le: 09 février 2016 à 12:43:39 »

Après pour la variation du pas de l'hélice soufflée ça ne doit pas entraîner de différence de couple ou de vitesse puisque le nouveau pas permet juste de rattraper le pas d'origine sans le souffle vertical...
A condition bien sûr que le pas soit bien adapté et là avec nos hélices c'est forcément un peu au pif.
La valeur de correction devrait être proche de la perte mesurée donc +/- 10 - 15 % de pas supplémentaire (dans l'idéal).
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« Réponse #25 le: 09 février 2016 à 13:59:01 »

Je ne vois pas comme cela :
si la différence de pas permet seulement de "rattraper" le pas d'origine, la "contribution" du moteur inférieur ne sera pas bonne et se soldera nécessairement par une perte ?
Il faut que le moteur inférieur "ajoute"  et non pas "suive" simplement.
On voit d'ailleurs cela dans les tables de mixage modifiées pour ce type de fonctionnement
ce qui amène parfois, en fonction du réglage effectué, à ce que le moteur inférieur (tournant plus vite), chauffe davantage que le supérieur !

Pat
« Modifié: 09 février 2016 à 14:04:30 par PAT »
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« Réponse #26 le: 09 février 2016 à 14:37:52 »

Je vais éviter de jouer à l'apprenti sorcier, je resterais avec des hélices identiques, on verra bien ce qu'il en ressort, je vous ferais un topo!

Désolé si j'inscruste des questions dans le débat mais je suis en pleine conception et vos conseils, même si vous n'êtes pas d'accord (heureusement!), me sont prédominants!

  • Je ne pige pas très bien le coup du for coax X8: max. Prop Diameter ~ 0.707 x frame size, la frame size n'est pas la distance horizontale entre deux moteurs à l'horizontal mais la la vertical???? Merci de m'éclairer!
  • Le centrage étant le centre du plan des hélices, pourquoi la plupart d'entre vous placent les batteries sur le dessus pour notamment libérer le GPS plutôt que sur le dessous (entre la platine et la nacelle), l’intérêt n'est pas de maximiser la charge en dessous?
  • Avec des 4004-300KV sous 17", dois je comprendre que je peux lever sans soucis 1Kg par bras à 75% que ce soit en X4 ou X8PP?
  • Par ailleurs, nombres de personnes y compris sur le forum plébiscite ces moteurs avec des 17" mais la fiche technique indique clairement que le meilleur rendement en 6S se trouve avec des 13" non?

Merci!
« Modifié: 09 février 2016 à 14:39:54 par josse34 »
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« Réponse #27 le: 09 février 2016 à 14:45:42 »

Pour les 4004, le meilleur rendement est en 15" sur toutes les valeurs de thrust sur le tableau. J'ai fait des tests en 14, 15 et 16 ... et à config strictement équivalente à 2kg (hors delta poids des hélices négligeable) le 15" est largement devant en terme d'autonomie.

En coax, en gros, pour déterminer ta poussée par bras tu prends 100% pour le moteur du haut et 80% pour celui du bas. Donc 90% de la somme de poussée par moteur mais 100% de la conso.
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« Réponse #28 le: 10 février 2016 à 07:45:57 »

En matière d'hélices, pour avoir travaillé de façon théorique et pratique le sujet, j'ai fini par en conclure ce que j'indique souvent : hélas, seul l'essai est vraiment probant à notre niveau.
Entre autres, et après pas mal de temps passé dans les labos et avec les spécialistes de mécanique des fluides, j'ai alors alors mieux compris pourquoi les souffleries (en aéronautique) et les "bassins de carène" (pour les bateaux) sont si importants et m'ont sans doute autant aidé (sinon davantage) que la pourtant très indispensable théorie.
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On pourra toujours leur répéter ils ne le croiront pas. L'avantage d'un essai sur le calcul c'est qu'on a le résultat sans avoir fait bac +10.
Et au niveau bac +10 on est depuis longtemps déconnecté de la réalité !


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« Réponse #29 le: 10 février 2016 à 12:56:07 »

Je ne vois pas comme cela :
si la différence de pas permet seulement de "rattraper" le pas d'origine, la "contribution" du moteur inférieur ne sera pas bonne et se soldera nécessairement par une perte ?
Il faut que le moteur inférieur "ajoute"  et non pas "suive" simplement.
On voit d'ailleurs cela dans les tables de mixage modifiées pour ce type de fonctionnement
ce qui amène parfois, en fonction du réglage effectué, à ce que le moteur inférieur (tournant plus vite), chauffe davantage que le supérieur !

Pat

C'est juste, c'est pour cette raison que le pas doit être sensiblement plus important pour qu'à terme le moteur n'ait pas besoin de tourner plus vite et produise la même poussée que son congénère dans le flux d'air de celui-ci. Ainsi les deux poussées pourront s'additionner.

De mémoire dans le test de Damien avait été testé du 4" en haut et 7" en bas (même diamètre, même régime) pour une perte de 7 ou 8% par rapport à la poussée unitaire doublée.
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« Réponse #30 le: 11 février 2016 à 14:08:49 »

hover efficiency - flat vs. coax configuration
most muticopter pilot beleve that a flat setup is about 20-30% more efficent than a coax configuration.
This is true if we do a propeller-based comparison of a given motor-prop combination in flat and coax configuration. BUT this does not compare equal disk area and the better flat efficiency results from the fact the flat configuration has twice the disk area of a coax!
What if we are talking in terms of frame size?
If we compare coax vs. flat on a given frame size the efficiency is much higher with a coax configuration. Why?

due blade clearance of a flat is less than coax - therefore the flat must use much smaler props.
as coax can use much bigger props. the disk area is about 50% higher than a flat configuration on the same frame size. The higher the disc area the more efficient is hovering.
further more bigger and therefore slower tuning props are more efficient.
Tre- and Quad-Fames have a much higher rotor area-fill than Hexa or Octo
    
Schwebe-Effizienz - flache vs. coaxiale Auslegung
Die meisten Multikopterpiloten verfallen dem Trugschluss, dass flache Auslegungen rund 20-30% effizienter sind als coaxiale.
Dies trifft nur zu, wenn wir von einer gebenen Motor-Propeller-Kombination ausgehen und diese als flache bzw. coaxiale Anordnung vermessen. Aber dieser Vergleich basiert nicht auf der gleichen Rotorfläche sinder nist vielmehr das Resultat der doppelten Rotorfläche einer flachen Konfiguration!
Aber wie verhält sich das, wenn wir von einer gegebenen Rahmengrösse ausgehen?
Wen wir nun die beiden Auslegungen basierend auf einer bestehenden Rahmengrösse betrachten, ist die coaxiale Auslegung wesentlich effizienter: Warum?

Der Propeller-Freiraum ist bei der flachen Auslegung geringer. Es müssen kleinere Propeller gewählt werden.
dagegen kann bei einer Coax-Auslegung wesentlich grössere Propeller verwendet werden. Daraus resultiert ca. 50% mehr Rotorfläche!
des Weiteren sind grössere und daruch langsamer drehende Propeller effizienzer.
Y6 Tre- und X8 Quad-Rahmen haben eine bessere Flächenausnützung als Hexa oder Octo
flat vs. coax rotor area
same frame size - left coax X8 with large props, right flat Octo with smaller props  (drawing by Robert Lefebvre)
max Propeller size with zero tip clearance for symetric frames:
- for flat Octo: max. Prop Diameter ~ 0.383 x frame size
- for flat Hexa: max. Prop Diameter ~ 0.5 x frame size
- for coax X8: max. Prop Diameter ~ 0.707 x frame size
- for coax Y6: max. Prop Diameter ~ 0.866 x frame size

The size of the frame is defined by the distance of the two opposite motors (X) or double the arm length from center to motor (Y).

Conclusion: on a given frame a optimized Y6 or X8 coax configuration has a better efficiency than a flat hexa/octo configuration due higher total disk area. A coax having even a better redundancy against a single engine failure as the disk area stays unchanged as long as the remaining motor can take-over the full load....
The key to best hover efficiency is low copter weight with maximum disk size.
See the Presentation regarding this topic from Robert Lefebvre.

optimizing coax efficency:
Are you using same props on top and bottom? Then you might optimize your efficiency of your coax copter by ~5%:
As a starting point the lower prop should be (roughly) 1 inch smaller, and 1.5" higher pitched (i.e 14x4.8SF and 13x6.5E as an example).
If that is not possible, the lower prop has to spin faster than the top prop. Otherwise it will just freewheel. And this is also where you loose quite a bit of efficiency dues to more drag when increasing the rpm.

General:

Running en electric Motor below his optimal efficiency current results in a faster increase of wast power than running it over this point.

PConst: The Propeller Constant indicates its degree of  the power absorbed by the prop due aerodnamic resistant. In general the thinner a prop blade is the lower the Prop Const gets. A typical Prop Const is between min. 1.00 and max. 2.00.


http://http://www.ecalc.ch/calcinclude/help/xcoptercalchelp.htm#flat_vs_coax

Une vidéo pas mal au passage
http://http://www.youtube.com/watch?v=HywcbNHroQg



Merci, en fait j'avais pas pigé ce post dans mes précédentes réponses, mais je me demande si il n'y a pas une distance idéale à la verticale entre deux helices coaxiales, ca doit théoriquement jouer sur les performances, il doit y avoir une zone entre disons 5 et 7cm (exemple) sous l'hélice supérieur ou le flux est plus calme pour y caler son hélices inférieure non?
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photanim

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« Réponse #31 le: 11 février 2016 à 22:07:02 »

Une petite vidéo pour mieux appréhender la complexité de l'écoulement autour d'une hélice.

Le paramètre "gamma" peut être représenté comme le rapport entre la composante de vitesse du flux en amont, parallèle à l'axe de rotation, et la composante dans le plan de rotation de l'hélice relativement à la pale. En d'autres termes, la vitesse d'avance du flux avant l'hélice et la vitesse d'avance de la pale.

Le gamma de 1 correspond à une veine qui avance à la vitesse à laquelle les pales ont une incidence (non nulle car profil asymétrique) qui produit une portance nulle.

Un gamma supérieur à 1 indique que la veine avance plus vite que l'hélice ne peut l'entraîner, l'incidence des pales est négative, l'hélice freine, elle est entraînée.

Un gamma inférieur à 1 indique que la veine avance moins vite que l'hélice ne peut l'entraîner, l'incidence des pales est positive, l'hélice tracte.



Il y a pas mal de réponses dans cette vidéo  :).
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« Réponse #32 le: 11 février 2016 à 22:18:50 »

Putain, le mur était pas encore tombé a cette époque !
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« Réponse #33 le: 11 février 2016 à 23:03:19 »

Ça date peut-être mais c'est très instructif.
On comprend mieux l'idée de la réduction de taille de l'hélice inférieure. Cependant, un telle réduction, bien qu'offrant peut-être une légère amélioration sur l'efficacité unitaire, nécessite un régime plus élevé pour compenser la perte de portance donc en condition réelle la perte d'efficacité globale me semble plus importante.

Le plus intéressant est presque l'absence de modification du flux entre les deux hélices de même configuration (même pas, même diamètre), seules les extrémités semblent générer une perturbation qui se répercute sur l'hélice inférieure.

Ça manque tout de même de quelques détails notamment sur les régimes utilisés pour chacun des rotors bien qu'ils semblent être identiques.
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« Réponse #34 le: 12 février 2016 à 00:44:33 »

Ils semblent effectivement identiques, en revanche, le pas de la deuxième hélice paraît plus grand, comme on pouvait logiquement le supposer. Ou alors, c'est une autre forme de pale, mais j'opte plutôt pour le pas plus grand. 

On voit que la première hélice induit un écoulement hélicoïdal et que la seconde, dans le cadre de ce test, le redresse parfaitement. C'est-à-dire que la totalité de l'énergie du flux s'écoule parallèlement à l'axe, sans perte par une éventuelle composante latérale, comme après la première hélice. On peut se demander si, à notre niveau, le redressement total du flux est vital ou si une déviation résiduelle est acceptable. Je pense qu'elle serait acceptable car un petit calcul de simple trigo (dans le plan) montre qu'une déviation de 10° (ce qui est déjà beaucoup) induirait une perte de l'ordre de 2% seulement.

C'est une chance car avec notre système push-pull (pas fixe fixé "au pif" et variation de vitesse des deux hélices), ça serait quelque chose d'impossible à tenir. Mais au vu de l'importance de la déviation par la première hélice, le choix du pas de la seconde ne devrait pas être pris à la légère et mériterait d'être testé.

Maintenant, si ces observations sont transposables à notre domaine, il ne faut pas oublier que nos hélices brassent un fluide compressible. Par exemple, pression et vitesse varient beaucoup le long de la veine. Cela implique que malgré le débit massique constant, le débit volumique varie car la masse volumique varie, rendant les conditions locales de travail de la seconde hélice certainement très variables. Sans parler des phénomènes de condensation/évaporation aux alentours des hélices qui changent radicalement le milieu (de la seconde hélice surtout) : il suffit d'écouter un multi monter à gaz constants à la verticale dans des nappes de brouillard irrégulières pour s'en rendre compte. Le son varie en permanence.

Plus j'approche les hélices coaxiales pour nos multi, plus je me dis que ce n'est pas la solution  :hmmm:. Ou guère plus que un ou deux avantages très spécifiques.
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« Réponse #35 le: 12 février 2016 à 10:02:11 »

Oui, oui, à moins que quelqu'un trouve une façon de procéder qui révolutionne tout cela, c'est ce que  :jelavaisdit:   et continue à dire depuis fort longtemps et c'est aussi pourquoi je parle avec insistance de contradiction, lorsqu'en parallèle, on voit les efforts déployés pour améliorer le rendement et augmenter l'autonomie, souvent au détriment de "certaines qualités de vol", voire de la sécurité.    :hmmm:


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« Réponse #36 le: 29 février 2016 à 02:22:23 »

Après la théorie forte intéressante et crédible, essai.
L'idée est donc de diminuer d'une taille l'hélice inférieure et d'en augmenter le pas en conséquence, afin d'avoir un volume de brassage le plus proche.
Pour cela il fallait trouver des hélices CW+CCW possédant un profil proche des EProp qui équipe ma machine. Après recherche j'ai trouvé des Quanum Carbon Fiber 8x6 achetés chez HK.
Test en statio sur mon petit X8 pliant 8 Tmotor 2212 980kv, 4S. Courant consommé + tension, mesurés avec capteurs télémétrique FrSky embarqués.
Ci dessous tableau récapitulatif du test.

Contra-rotating propellers Test
Config
Prop
Volume/R (Cm3)
    Vbat (V )   
    I (A)   
    P (W)   
    Model weight (g)   
    Perform (g/W)   
1
Top
"Graupner Eprop 9"x5
5212 cm3
15,30 V
34 A
520 W
3010 g
5,79 g/W
Bottom
"Graupner Eprop 9"x5
5212 cm3
2
Top
"Graupner Eprop 9"x5
5212 cm3
15,30 V
42 A
643 W
3010 g
4,68 g/W
Bottom
"Quanum Carbon Fiber 8"x6
4942 cm3

Donc grosse déception, mais je ne pense pas que la théorie soit éronée mais que les "Quanum Carbon Fiber 8x6" ont un rendement très mauvais.
La machine vole très bien mais on entend bien le régime moteur plus haut que la normale.

Alors test suivant avec des Graupner CProp 10"x4 en haut (5148 cm3) avec les EProp 9"x5 (5212 cm3) en bas.
Hate de les recevoir.


            
« Modifié: 29 février 2016 à 12:53:56 par JMMaupin »
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Hélices différentes sur push-pull?
« Réponse #37 le: 29 février 2016 à 02:35:16 »

intéressant,
en regardant ton tableau,
la différence de volume brassé / l'augmentation de la consommation me feraient essayer l'inverse...
mois d'ai brassé au dessus, ce qui faciliterai le travail de l'hélice inférieure (qui brasserai alors plus d'air)...
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Hélices différentes sur push-pull?
« Réponse #38 le: 29 février 2016 à 10:20:23 »

Ce qui paraissait logique d'augmenter le diamètres ou le pas, lors des test sur banc, c'étais pareil à 3% près... donc entre les erreurs, 2% sa change rien...     Outre la perte de 12% en push pull lol

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Hélices différentes sur push-pull?
« Réponse #39 le: 01 novembre 2016 à 12:07:13 »

C'est la question que je me pose aussi !
pour en revenir a mon petit problème, je teste donc un Spy 600 depuis qqs jours.
Le "tricoptere" tient un bon statio; conso 36 A pour une masse 2215 + 460 g sous 4s donc 540 W pour 2,65 kg
Mais,
sur un petit ordre de Yaw cw, le multi poursuit sa rotation
sur un petit ordre en Yaw ccw, le multi revient dans sa position initiale
j' ai changé le Naza, inversé les moteurs (amont/aval), équilibré les hélices (12/4) sans succès.
je vais tester des helices aval plus petites, 10/4 pour voir si les moteurs cw sont plus réactifs ainsi
une autre idée ?
merci
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