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Welcher Propeller ist der Richtige?

Die Vielzahl an verfügbaren Propellern auf dem Markt kann schnell zu einer Herausforderung werden.

Um den richtigen Propeller zu finden, hilft folgendes Vorgehen:    


1. Der richtige Durchmesser und die richtige Neigung (Pitch)

Der Durchmesser wird in Zoll gemessen und meistens zusammen mit dem Pitch als Teil einer Zahl angegeben. Beispielsweise „Gemfan 6030 Plastik Propeller“. Hier handelt es sich um einen 6.0 Zoll Propeller der Marke Gemfan mit einer Neigung von 3.0 Zoll.

Der Propeller muss auf die Arme des Copters passen, ohne dabei den Rahmen zu berühren. Um 6“ Propeller benutzen zu können muss also zwischen Motorenmitte und dem Rahmen ein Abstand von mindestens 3 Zoll, oder 7.62cm sein. Ausserdem müssen die Motoren und Regler dazu in der Lage sein einen Propeller dieser Grösse und Neigung optimal zu bewegen.  Grössere und stärker geneigte Propeller stellen auch für Motoren und Regler eine stärkere Belastung dar.

Die meisten Motorenhersteller stellen zu diesem Zweck eine Tabelle zur Verfügung, auf welcher sie angeben welche Neigung bei Propellern welchen Durchmessers und welcher Marke am besten für den jeweiligen Motor geeignet sind. Als Faustregel gilt: Race-Motoren unter 2100KV funktionieren am besten mit 6“ Propellern und Race-Motoren über 2100KV kommen durch die höheren Umdrehungen besser mit 4“ oder 5“ Propellern zurecht.

Eine höhere Neigung erhöht in der Regel den Stromverbrauch, wodurch eine kürzere Flugzeit pro Akku zu erwarten ist. Gleichzeitig verstärkt sich jedoch die Schubkraft und damit erhöhen sich Geschwindigkeit und Agilität.


2. Flugverhalten und Energieeffizienz

Je kleiner der Propeller, desto kleiner auch das Luftkissen darunter. Copter mit kleineren Propellern reagieren schneller auf Eingaben und können durch den geringen Abstand zwischen den Motoren auch auf kleinerem Raum Flugmanöver wie z.B. eine Fassrolle ausführen.

Im Gegenzug liefern kleinere Propeller bei gleicher Neigung und Drehzahl weniger Schubkraft. Dies wirkt sich auch negativ auf die Energieeffizienz aus. Das Halten der Höhe ist durch die schnelle Reaktion auf kleine Eingaben eine grössere Herausforderung als dies bei grösseren Propellern der Fall ist.

Grössere Propeller neigen zu einem „schwebenden“ Flugverhalten, also einem gleichmässigeren Flug mit sanfteren Bewegungen. Durch den erhöhten Auftrieb bei gleicher Drehzahl sind sie etwas Akku-freundlicher. Die vermehrte Schubleistung erhöht bei gleicher Drehzahl auch deutlich die Geschwindigkeit.

Korrekturen in der Flughöhe werden durch das grosse Luftkissen unter den Propellern und den erhöhten Luftwiderstand etwas verlangsamt. Die Agilität ist etwas reduziert.


Spezialfall Triblades:

Die meisten Propeller für Racecopter haben zwei Blätter. Es gibt jedoch auch 3 blättrige Varianten, sogenannte Triblades. Diese weisen bei kleinerem Durchmesser eine höhere Fläche auf, weswegen sie im Flugverhalten die Wendigkeit eines kleineren Propellers mit der Geschwindigkeit eines grösseren kombinieren. Hierdurch können spektakuläre Flugmanöver mit sehr hoher Geschwindigkeit geflogen werden.

Da die Blätter näher beieinander liegen, sind die Auswirkungen der Luft Verwirbelungen hinter den einzelnen Blättern deutlich stärker, wodurch die Blätter vermehrt zu vibrieren beginnen. Dies kann je nach Material des Propellers und den Einstellungen in der Flugsteuerung unter grosser Last zu Problemen mit der Flugstabilität führen. Ausserdem ist die Energieeffizienz geringer als bei zweiblättrigen Propellern.


Spezialfall Bullnose (BN):

Bullnose Propeller sind eigentlich grössere Propeller, deren Spitze „abgeschnitten“ wurde. Beispielsweise ist ein 5045 BN Propeller gleich geformt wie ein 6045 Propeller, ihm fehlt jedoch die Spitze.  Ein Bullnose Propeller hat also eine grössere Fläche als ein normaler Propeller gleichen Durchmessers, was die Schubkraft weiter erhöht. Da die Spitze fehlt, ist der Propeller jedoch weniger aerodynamisch, wodurch es zu verstärkten Luft Verwirbelungen kommt, welche den Propeller ausbremsen. Die Folge ist, dass Bullnose Propeller mehr Schubkraft liefern, aber eine geminderte Energieeffizienz haben – sie verbrauchen also deutlich mehr Akkuleistung.


3. Welches Material?

Die gängigsten Materialien zur Fertigung von Propellern sind ABS und Nylon (Plastik), Carbon und Glasfaserverstärktes Nylon. Vor allem bei grösseren Propellern gibt es auch Mischformen aus Nylon, Glasfaser und Carbon.


ABS und Nylon (Plastik)

Am leichtesten und am billigsten sind reine ABS Propeller. Durch das geringere Gewicht ist es einfacher sie in Bewegung zu versetzen, wodurch sie weniger Strom verbrauchen. Plastik-Propeller mit niedriger Neigung und mit kleinerem Durchmesser – z.B. 5030 – liefern  ein ausgezeichnetes Verhältnis zwischen Schubkraft und Stromverbrauch.

Bei zunehmender Last auf dem Propeller, beispielsweise durch grössere Neigung, oder höherer Drehzahl, biegen sich Plastikpropeller etwas, wodurch Schubkraft und Steuergenauigkeit verloren gehen. Dieser Effekt ist bei ABS Propellern noch ausgeprägter, da diese weicher sind. Durch das dünne Material kann es zu leichten Vibrationen im Flug kommen.

Nylonpropeller brechen bei einem Crash recht schnell, während ABS Propeller eine etwas höhere Widerstandsfähigkeit aufweisen.


Carbon

Carbon ist eine Kohlestoffverbindung, welche sehr widerstandsfähig ist und präzise zugeschnitten werden kann. Durch die Stabilität des Materials verbiegen sich diese Propeller praktisch nicht und verlieren so auch unter hoher Last nicht an Schubkraft oder Steuergenauigkeit. Gut ausbalancierte Carbonpropeller reduzieren Vibrationen auf ein absolutes Minimum, was für Luftaufnahmen günstig ist und Störungen in der Elektronik vorbeugt.

Durch ihre hohe Dichte sind Carbonpropeller vergleichsweise schwer, was die Schubkraft im Verhältnis zum Stromverbrauch reduziert. Sie können bei Kontakt mit harten Gegenständen zersplittern und sind recht teuer in der Anschaffung.


Glasfaserverstärktes Nylon

Mit Glas verstärkte Nylonpropeller weisen eine höhere Stabilität auf und bleiben trotzdem etwas flexibel, wodurch sie eine gewisse Chance haben einen Crash zu überleben. Durch die Verstärkung biegen sie sich auch unter hoher Last nur wenig. Da sie zudem nicht massiv schwerer sind als normale Nylon Propeller, sind sie ideal für den Einsatz unter maximaler Last bei hohem Pitch geeignet.

Bei niedriger Drehzahl mit flachem Winkel zeigen sie sich weniger Energieeffizient als reine Nylonpropeller, sie sind ausserdem etwas teurer.