Propellerek - a láthatatlan misztérium

nerd-hat.gif

FRISSÍTVE: 2016.06.12

A propeller a szegény kistestvér a többi alkatrész mellett. Mindenki tudja, hogy van, de senki nem szokott foglalkozni vele. Elvétve hallok olyat, hogy valaki kérdez a propellerekkel kapcsolatban. Mindenki tudja, hogy van, de a legtöbben azt kérdezik: milyen színben lehet megvenni? Esetleg, hogy mekkora a mérete? És nagyjából itt véget is ér a történet. Mindenki megveszi a legolcsóbb sz*rt, aztán repked, nagyjából addig, amíg egyszer szét nem csapja a motor a levegőben és le nem zuhan. Vagy pl. akkor amikor a gép elhúz valamelyik irányba és repülhetetlen lesz. Pedig a propellerek megalkotása tudomány, az aerodinamika egyik csúcsa és egyáltalán nem lebecsülendő alkatrész.

Amikor megvettük Pápán a Phantom FC 40-et, az eladó egy már nem praktizáló repülőmérnök volt. Gondoltam, feldobom a pöttyös labdát és megkérdezem tőle, hogy ugyan hogyan lehet kiszámolni a felhajtóerőt egy propeller esetében. A válasza nagyjából az volt, hogy pontosan már ő sem emlékszik, de ha beülök az egyetemre és ott eltöltök - jó esetben - 5 évnyi időt, akkor majd megtudom. Szóval ezt ma nem fogjuk megfejteni és nem is toljuk tele brutális matematikai és fizikai képletekkel a bejegyzést, megmaradunk a józan paraszti észnél és a google keresési skillünk tökéletesítésénél, amennyiben képesek vagyunk megtalálni, milyen értékeket írt le a propeller mellé a gyártó (azért a keresőmániásoknak sem kell aggódni, jellemzően nem sokat). Szóval gyári értékekkel dolgozunk és kaptok mellé egy jó adag elméletet is, ezeket az információkat összedolgozva pedig mindenki meg fog világosodni.

A tisztelt közösség figyelmébe ajánlom ZsoleszFPV "légcsavarok" cikkét, amiben vastagon benne van a lényeg, de mi egy kicsit túltekintünk a racerek világán, szóval a sajátom és az ő bejegyzését is érdemes elolvasni. Ennyit elöljáróban, csapjunk a lovak közé.

A propellereknek (vagy légcsavaroknak) rengeteg fontos tulajdonságuk van. Az egyik legszembetűnőbb ilyen a méret. Mivel Európa SI mértékegységekben gondolkodik, ezért számunkra furcsa lehet, hogy a propeller méretet inchben (colban) adják meg. Ez általában az első része a propeller számának, vagyis amikor azt látjuk leírva, hogy Gemfan 9045, akkor ebből levonhatjuk a következtetést, hogy ez a légcsavar 9 inch (2,54*9=22,86 cm) hosszú. A hossz elsődlegesen azért fontos, mert ha túl nagy, akkor vagy a vázba, vagy pedig a másik propellerbe fog beleverni. Ha esetleg így járnánk, akkor egyel kisebb propellerméretet kell választanunk. Mivel a vázak igen nagy arányban szórnak, ezért csak körül-belüli propellerméreteket lehet megadni, de idevágom az Ecalc cikkben is használt táblázatot, kiegészítve és kiemelve a propellerméreteket.

 VÁZMÉRET  PROPELLER  MOTOR  AKKU  Cellaszám
 >200  4"  bármi-1806  500-1500  3-4S
 200  5"  1806-2208  1000-1500  3-4S
 250  6" (neccesen)  1806-2208  1200-1800  3-4S
 280  6"  2204-2008  1800  3-4S
 330  8"  22xx  2200-4000  3S
 360  9"  22xx  2200-5200  3-4S
 450  11"  22xx-28xx  4000-6000  3-4S
 500  13"  28xx-35xx  6000+  4-6S
 550  15"  35xx-41xx  6000-10000  4-6S

 

A másik paraméter, amit minden névben megtalálhatunk, az a propeller szögemelkedése. Ez a fenti példában - a Gemfan 9045 - a második szám azt mutatja meg, hogy egy fordulatra mennyit emel a propeller. Vagyis a nagyobb értékek nagyobb emelőerejű propellert feltételeznek, azonos fordulatszám mellett.

Ökölszabály az, hogy a nagyobb felületű és a nagyobb szögállásúak propellerek nagyobb felhajtóerőt "termelnek" ki. Persze a nagyobb szögállású propellerek több áramot is fognak fogyasztani (nagyobb hő és motorterhelés mellett), tehát nekünk mérlegelnünk kell, hogy a teljesítmény-üzemidő skála két végpontja közül melyikhez akarunk közelebb esni.

A propeller filléres dolognak néz ki, egy bizonyos szinten. Való igaz, hogy a nagy piactereken lehet nevetségesen olcsón is propellert venni, én is vettem nagy tételben ilyet, de olyan is a minősége. És itt kapcsolódik a történethez a gyártási minőség és az anyaghasználat, amelyet az olcsón gyártott propellerek esetében nem igazán lehet pozitívumként érinteni. Senki ne gondolja azt, hogy amikor Chang a gyártósor mellett a Graupnertől lopott másolatot a "precízen" megtervezett fődarabot formába önti, akkor tudja mit csinál. Ő azt tudja, hogy ha megnyomja a zöld gombot, a fröccsöntő gép kinyomja a propellert, ha meg beszorul Ciao feje a présgépbe, akkor meg kell nyomni a pirosat. Ezért van az, hogy a noname, nagy tételben megvehető, de szuper olcsó propellerek igen hitvány minőségűek.

Alapvetően a propellerek az alábbi anyagokból készül(het)nek:

  • fa: ez önmagában egy akkora téma, ami egy cikket felölelne, de mivel a multirotoros gépeken relatíve ritkán használt anyag, ezért ma erről nem lesz szó (ellenben a merevszárnyú gépek iránt epekedők nyugodtan olvassanak utána)
  • műanyag: ez a leggyakrabban használt anyag, legtöbbször fel sem tüntetik a megnevezésnél, ez az alapértelmezett. Nagyon nem mindegy viszont, hogy milyen műanyagról van szó (ált. ABS), mert a műanyagkeverék milyensége fogja meghatározni, hogy mennyire hajlik vagy törik a propeller
  • nylon: általában más anyagok megerősítésére használják, szokták erre azt is mondani, hogy kevert típusú propeller (mixed plastic nylon), de sok esetben csak annyit tüntetnek fel, hogy nylon
  • üvegszálas: a fenti anyagoknál erősebb, cserébe nehezebb anyag. Tartós, kopásálló, viszonylag merev
  • karbonszálas: a fentiek közül a legerősebb, rendkívül ruganyos és ellenálló anyag, cserébe nagyon drága. Az anyag olyannyira erős, hogy sok esetben elgörbíti a tengelyt, ahelyett hogy eltörne, persze olyan drága, hogy lehet hogy ezzel járunk jobban:D, csak hát ilyenkor bontani kell a dolgokat

Műanyag és műanyag között is ég és föld tud lenni a különbség, nem mindegy árban sem, hogy a noname 9450-es propellerszettet 500-ért vagy a DJI-t 2000-ért vesszük-e meg (a nevet leszámítva persze, de tényleg nagy a különbség).

Bár minden propellerre nem igaz, általánosságban elmondható, hogy a verseny gépeken kisebb, puhább anyagból formázott propellereket használunk, mert a racerek sokat esnek-kelnek, ezért itt a propeller gyakorlatilag fogyóeszköz. A gépek könnyűek, nem kell akkora terhet emelni, sokkal fontosabb a gyors irányváltás és a reszponzivitás, sem mint a nagy teher megemelése. A kameraplatformok és a propellerméretek növekedésével egyre inkább előkerülnek a karbonból készült propellerek, amelyek stabilabbak, kevésbé hajlanak, nagyobb terhet emelnek lassabb forgás mellett.

Fontos még a propeller végkialakítása. A "normális" propellerek jellemzően a végük és a tövük felé vékonyodnak el. Ennek áramlástani okai vannak, nem mennék bele, hogy mi (mert nem tudom:P), de egy átlagos propeller nagyjából így néz ki:

5-x-45-orange-multi-rotor-ccw-propeller-pair.jpg

A képről már önmagában nagyon sok minden kiderül. Jól látható, hogy a propeller vége pengeszerűen végződik. Ez az "alap" propeller kialakítás, de vannak az úgynevezett "bullnose" (bikaorr) végződésű propellerek is, ezek eleinte HQ propellergyártó modelljei voltak, de sikeresen "feltalálták" azóta más gyártók is, mint pl. a DYS, a Gemfan vagy a Kingkong . Itt nyerünk egy kis helyet, könnyebben mennek fel a vázakra és általában elég jól is húznak. Vegyük észre a képen, hogy milyen a tengelykiképzése a propellernek.hqprop-bn-nem-ccw-o-600x450.jpg

Ez az egyik dolog, amit a legutóbbi vásárlásomkor elfelejtettem ellenőrizni (igaz, motor oldalon, nem propeller kapcsán). Itt több paraméter is fontos - vagy inkább szívásfaktor lesz, ha nem figyelünk oda -, a tengelyátmérő (angolul hub diameter, aminek passzolnia kell a motortengely (angolul: motorshaft) szélességéhez), a propeller vastagsága (angolul thickness, aminek korrelálnia kell a motortengely hosszával), illetve a propellergyűrű közepének a kiképzése. És innentől kezdve nagyon durván meg tud indulni a szíváslavina, amit a saját figyelmetlenségünk tud előidézni (velem megtörtént, tudom:D), ha olyan motort választunk, amelyhez valami ritkább típusú propeller szükséges. 

Éppen ezért, bár ez inkább egy motorokkal foglalkozó cikkbe illene, ide felsorolom a főbb típusokat, hogy mi mihez passzol:

  • egyenes, nem menetes hosszú motortengelyű motor (XXD 2212): a propellert úgy tudjuk felfogatni, hogy felteszünk egy szorítósapkát (angolul propeller cap), ami egy körmös megoldás és a tengelyt fogja körbe. Ez a hasított szorítóhüvely körmökkel kapaszkodik a motortengelyhez, amit a fenti XXD linkjén láthattok (köszönjük Foka76-nak az információt)
  • menetes, hosszú tengelyű motor (pl. Sunnysky V2216 810KV): általában sima propellersapkával kell lefogatnunk a propellert, ami lehet francia kulcsos hatszögletű, vagy kerek, imbusz kulccsal húzható. Előfordul még, hogy a felfogatást műanyag betétes önzáró anya biztosítja, mint ezen a ZTW Black Widow motoron
  • menetes, rövid tengelyű motor (pl. ZTW Black Widow 2216 820KV): ezekre a motorokra nem mennek fel a hagyományos 9mm-es propellerek, csak a vékonyabb, 6 mm középvastagságú propellerek. Ilyen pl. a Gemfan Graupner utánzatú propellerjei, illetve az eredeti Graupner Thin E-prop propellerek. Ezek jellemzően lassú forgású, nagy méretű propellerek (a Graupner ára brutális, 12 EUR egy pár)
  • menetes, DJI tengelyű motor (pl. DYS BX2212 920KV): normál tengely, amely középen lapított, ezért nem hengeralakot ad ki, alul menetes. Speciális, lapított tengelyű DJI propellerek mennek rá, pl. Gemfan DJI 1038
  • dupla csavaros felfogatású motor (pl. Tarot 4006 620KV): Tiger Motorok tipikus felfogatása, de gyakorlatilag 13 col fölött a propellerek nagy része, a nagy teherbírású, lassan forgó propellerek ilyenek, pl. Tarot 680 Pro

Igyekeztem minél több képet csinálni mindenféle propellerről, persze a teljes palettát nem tudom lefedni, de azt hiszem sikerült elég sok propellertípust és méretet összeszednem, a következő galériába. A képek mellett találjátok fenti információkat, illetve azt, hogy melyiknél mire kell odafigyelni.

Sajnos a fenti paramétereket bizony össze kell nézegetni, ha nem akarunk heteket várni egy rosszul megrendelt propellerszett miatt. Most pedig jöjjön néhány személyes tapasztalat és ajánlás, a tesztelt propellerek kapcsán. Ezt a listát folyamatosan bővíteni fogom, amint jönnek az új tapasztalatok.

A Gemfan termékei szerintem viszonylag jók. Amivel nekem viszont sok fejtörést okoztak, hogy az Emax Nighthawk 280 Pro estében az 5045-ösök korrigálhatatlan oldalrahúzást váltottak ki a motorokból, ezért ezt nem ajánlom megvételre. Amivel semmi gondom nem volt, az az 5030-as és az 5040-es Gemfan szettek. Elég sok Gemfan propellert kell sajnos balanszolni, mert gyárilag nem stabilak, cserébe viszont gombokért utánunk dobják. A nagyobb Gemfan méretekből én csak a 8045, 9045,1045-ös propellert vettem meg, de ezek sajnos repülőgépre való propellerek, a tengelyátmérőjük 9 mm, ezért a rövid tengelyes (short shaft) motorokra egyáltalán nem tehetőek fel. A repülőgép propellerek onnan ismerhetőek fel - ha a leírás nem taglalja - hogy nem jelölik külön a CW és a CCW forgásirányokat. Érzésre elég durva kidolgozásúak, de az árukkal arányos minőséget képviselnek (jelöltem, melyiket milyen gépre érdemes rakni, persze lehet variálni, nem szentírás):

A Kinkong propellerekkel én nagyon elégedett voltam. Csak a racerjeimhez használtam, Emax Nighthawk 280 Pro és az Eachine Falcon 250-emhez. Utóbbi esetében hasonló hiba jött elő, mint az Emaxnál a Gemfan esetében, de láttam másik Eachinet ugyan ilyen propellerrel repülni és az nem csinálta, tehát itt a nagyobb merítés miatt valószínűleg az Eachinben lehetett a hiba (más propellerekkel jól repül az is). A propellerek gyárilag jobban balanszoltak, mint a Gemfan, azzal, hogy nem kell vacakolni velük, sok időt lehet megtakarítani. A 10-es pakk az egyik legjobb vétel, amit valaha csináltam, néha van EU raktárban is.

A DJI propellerek meglehetősen jók, egyikkel sem volt bajom, cserébe rohadt drágák. A 8045-ösöket az Ogre Mark I.-hez használtam (lapított tengelyű), egy sem tört el, még esésre sem, egyet láttam szétrepedni, illetve egyet elgörbítettem, ami visszagörbítés után még egészen jól funkcionált, de rezgett. Marciart használta a DJI 9450-es önzáró propellerjeit, illetve én is elkértem egyet mintának, a kidolgozása mind a kettőnek példás.

Ejtenék még néhány szót a propeller balanszolásról. A propellerek a kínaiak természeténél fogva balanszolatlanok:D Mivel nem egy finommechanikai üzemben faragják ki őket egy mikronprecíz köszörűgéppel titánötvözetből, hanem kindertojásokat melegítenek fel gázrezsón, ezért az olcsó propellerek 99%-ban balanszolatlanok lesznek. A kérdés csak az, hogy mennyire. Kinek fáj a balanszolatlanság? Mindenkinek, mert a gép rosszul repül tőle. Én azt vettem észre, hogy a propellerméret növekedésével a hatás erősebb, viszont a magas fordulatnál jobban rázza a motort, a magasabb frekvencia miatt. Így hát mind a verseny, mind a kamera multikopter gépek esetében érdemes a propellereket balanszolni. Vannak persze nagyon drága propellerek - pl. DJI gyári propellerei, eredeti Graupner E-prop-ok - amelyeket nem nagyon kell balanszolni, na de egy pár Gemfan kamu Graupner 720 forint, egy eredeti meg 3600, tehát mindenki jobban jár, ha szépen balanszolgat.

Én nemrég vettem egy Ocday propeller balanszert, ez kb. a csúcs, de direkt nem kísérleteztem az olcsóbb típusokkal (nem nagyon éri meg, a Hobbyking által forgalmazottakat pl. egyöntetűen utálja mindenki). Az olcsó típusoknak sok bajuk van, pl. ne megy fel rájuk minden propellertípus, balanszolatlanok...Várjunk csak? Egy propeller balanszer balanszolatlan? Akkor venni kéne egy propeller balanszoló balanszolót? Ez egy kicsit olyan, mint amikor az ember azt fejtegeti, hogy "Hogyan készült, a hogyan készült?" Tudjátok, amikor veszik fel kamerával, hogy valaki veszi fel kamerával, hogy... Szóval aki jót akar, nem bohóckodik az 1500 Ft-os "egyengető masinákkal", hanem beruház valamilyen normálisabbra, mint pl. az Ocday. Ez a propeller "kiegyenlítő" kezeli az önzáró DJI propellereket is, illetve a többi normál propellert és igen jó minőségű maga a cucc (ellenben erőteljes disznószarszag és pakura keveréke áradt belőle a kibontás után), szóval vegyétek és vigyétek, lesz majd egyszer róla teszt is.