Durchbrechen Quadcopter-Propeller die Schallmauer?

Ich habe kürzlich einen Quadcopter gekauft und festgestellt, dass jedes Mal, wenn ich damit fliege, dieses seltsame Summen ertönt. Ich habe dieses Geräusch bei anderen Quadcoptern gehört, die ungefähr die gleiche Größe wie meine haben (4 x 4 Zoll). Bei einem Turbofan-Triebwerk eines Verkehrsflugzeugs können Sie manchmal dieses seltsame brummende Geräusch von den Triebwerken hören, wobei dieses Geräusch der n1-Lüfter ist, der sich schneller als die Schallgeschwindigkeit dreht und zu diesem lauten brummenden Geräusch führt. Werden meine kleinen Quadcopter-Motoren also Überschall oder ist es etwas anderes? Geben Sie hier die Bildbeschreibung einQuelle:(dynomodels.co.uk)

Ich kann keine guten Tags für diese Frage finden. Wenn es neben Überschall ein gutes Tag für diese Frage gibt, fügen Sie es bitte der Frage hinzu, danke.
@mins bedeutet das Länge der Klinge. Wenn ich 0,5 Zoll in der Länge von jeder der 16 Klingen gemessen habe.
@Ethan-Durchmesser bedeutet den doppelten Radius (dh die Breite des gesamten Kreises, durch den sich die Blätter drehen.) Wenn Sie eine gerade Anzahl von Blättern auf der Stütze haben, können Sie dies als Abstand von einer Blattspitze zur Spitze des messen gegenüberliegende Klinge. Andernfalls können Sie es als 2 x den Abstand von der Mitte des Tropfens zu einer Klingenspitze messen.
Das „Buzz Saw“-Geräusch von Strahltriebwerkslüftern wird durch hohe Vibrationsamplituden in den Schaufeln erzeugt, nicht durch Überschallluftstrom. Eine häufige Ursache ist aerodynamisches Flattern, das eine Rückkopplungsschleife erzeugt, die die Vibrationsmodi anregt. Dies tritt nicht unbedingt bei der maximalen N1-Geschwindigkeit auf. Das Beseitigen dieser Probleme kann eine Herausforderung sein - zum Beispiel war ich einmal in eine Situation verwickelt, in der weniger als 1 Teil von 1 Million der Gesamtleistung des Motors "an die falsche Stelle gelangte" und das unangenehme Geräusch erzeugte.
Ist das Ihr tatsächlicher Quadcopter auf dem Bild?
@mins Ja, es ist das gleiche Modell
Ich habe diesen EDF (elektrischer Impeller) gefunden, bei dem die Rotorspitzen bis zu Mach 0,6 erreichen. Abgesehen von Fragen der Aerodynamik müssen Sie berücksichtigen, wie viel Kraft erforderlich ist, um diese Blätter herumzupeitschen, ohne dass sie explodieren. Ich habe billige 6"-Requisiten gesprengt, indem ich sie mit etwa 25000 U / min betrieben habe (das ist auch eine Spitzengeschwindigkeit von fast M 0,6, jetzt, wo ich es rechne ... und das hat mich nur etwa 17 $ gekostet, anstatt 170 $ dafür EDF).

Antworten (3)

Mit ziemlicher Sicherheit nicht. Angesichts der Kommentare, die a 0,5 Zollradius (Klingenlänge), das heißt der Umfang der Bahn der Klingenspitzen wäre dann

2 π ⋅ 0,5 Zoll ≈ 3.1415 Zoll ≈ 0,2618 Füße

Um auf Schallgeschwindigkeit zu kommen (ca 1 , 126 ft s auf Meereshöhe), das heißt, Sie müssten den Lüfter drehen lassen

1 , 126 0,2618 ≈ 4 , 301 Hertz ≈ 258 , 060 U/min

Unnötig zu sagen, dass das nicht passiert, es sei denn, Sie haben einen wirklich teuren Quadrocopter.

Das Summen, das Sie hören, ist wahrscheinlich entweder die Frequenz, mit der sich der Motor dreht, oder vielleicht die Frequenz einer Oszillation der Lüfterflügel. Höchstwahrscheinlich ist es jedoch nur die Frequenz des Motors / Lüfters.

Jeder Rotor hat seinen eigenen Motor, so dass sich jede Stütze mit nahezu, aber nicht notwendiger, gleicher Geschwindigkeit dreht. Dies kann eine Beat-Note erzeugen, die das hörbare Artefakt sein könnte, das das OP bemerkt.
Um eine Vorstellung davon zu geben, was 258.000 Umdrehungen pro Minute sind: Die Elektronen im Large Hadron Collider machen etwa 666.666 Umdrehungen pro Minute (0,00 009 Sekunden pro Umdrehung).
@NateKerkhofs: Ist das nicht hauptsächlich eine Funktion der Größe des LHC? Ich würde erwarten, dass kleinere Beschleuniger viel höhere Drehzahlen haben, da die Strecke so viel kürzer ist.
@DigitalTrauma Ja, das ist definitiv eine andere Möglichkeit. Höchstwahrscheinlich ist es eine Mischung aus mehreren verschiedenen Dingen, einschließlich der Grundschwingung jedes Motors, einiger Oberschwingungen, einiger zusätzlicher Schwingungen der Lüfter (die wahrscheinlich nicht perfekt ausbalanciert sind) und verschiedener Interferenzmuster zwischen all dem, aber a Beat ist definitiv eine eindeutige Möglichkeit für die Quelle des Summens.
@ user2357112 Ja, das ist nur c / Umfang des LHC. Sie haben Recht, dass jeder Teilchenbeschleuniger Teilchengeschwindigkeiten in der Nähe von c hat und somit Umläufe pro Minute, die fast gleich c / ihrem Umfang sind. Als kleiner Trottel beschleunigt LHC normalerweise (wenn überhaupt?) Elektronik nicht. Sie verwenden hauptsächlich Protonen und Bleikerne.
Arg. Das sollte "Elektronen beschleunigen" heißen, nicht "Elektronik beschleunigen". Man würde hoffen, dass sie ihre Elektronik nicht beschleunigen. :)
Der Vergleich der Drehzahl zwischen X und Y, dh einem Rotor und dem LHC, ist nicht wirklich fair, es sei denn, Sie erwähnen den Durchmesser.
@NickT Ja, es gibt einen großen Unterschied zwischen der Sorge, ob etwas Mach 1 erreicht oder nicht, und der Sorge, wie nahe es an c ist.
@NateKerkhofs: Andererseits kann die Schallgeschwindigkeit im LHC bei 0,01 U / min erreicht werden, dies gibt eine Vorstellung davon, was die Schallgeschwindigkeit bei großen Durchmessern (9 km) ist. Was ist jetzt mit einer Musik-CD? Es kann nicht! Laut diesem Typen wird es zerstört, bevor es diese Geschwindigkeit erreicht.
@mins Wenn es tatsächlich Luftdruck auf Meereshöhe enthalten würde (ich würde annehmen, dass dies nicht der Fall ist), wäre Mach 1 im LHC etwa 0,75 Schaltungen pro Minute, da Mach 1 auf Meereshöhe etwas mehr als 12 Meilen pro Minute beträgt. Dennoch bleibt der Punkt, dass der LHC sehr groß ist.
@reirab: Ahhh ja, ich habe 27 km/min für 27 km/s genommen. Und ja, wenn es besser wäre, ein bisschen Atmosphäre für diesen Anlass wiederherzustellen. Und etwas Heizung.
Wenn die Zahlen andererseits auf 12-Zoll-Propeller (6-Zoll-Radius) eingestellt würden, eine 12-fache Erhöhung, der Motor ein 1000-kV-Motor wäre und in 8 Sekunden angeschlossen würde, dann wäre die theoretische Geschwindigkeit bei 4,2 V pro Zelle 1,5-fach die Schallgeschwindigkeit - aber das ist immer noch unrealistisch, da die Kraft der Luft die Geschwindigkeit erheblich verringern würde, und ich bin mir nicht sicher, wie sich der Motorwirkungsgrad auf die Drehzahl bezieht (dh er wird langsamer oder verbraucht einfach mehr Strom) - nur Denkanstöße, dass es theoretisch möglich ist, dass eine ausreichend leistungsstarke Quadcopter-Propeller / Motor-Kombination die Schallgeschwindigkeit durchbricht
@ user2813274 Bei einem Durchmesser von 12 Zoll wäre Mach 1 immer noch 21.506 U / min. Ich bezweifle sehr, dass ein Quadcopter dies mit 6-Zoll-Blättern erreichen wird. Es ist mehr, wenn Sie in 60-Zoll-Blätter einsteigen, wo Sie auf Überschallspitzen stoßen.
@mins kv bezieht sich nicht auf die Leistung, sondern nur auf die Drehzahl (1000 U / min pro Volt, was bei 8 x 4,2 33,6 beträgt, also theoretisch 33600 U / min) - wenn ich Leistung einbeziehen wollte, dann die Propellersteigung, Luftdichte usw. würde alles ins Spiel kommen, während ich es einfach halten wollte, also ignorierte ich das und konzentrierte mich nur auf die unbelastete Geschwindigkeit
@mins Kv, nicht kV - verwirrende Konstante
@ user2813274: Ah, das ist ganz anders. Ich kannte diesen Kv nicht. Ich lösche meine vorherigen Kommentare, die nicht mehr relevant sind. Sorry für die Verwirrung und danke für den Link.
Nitpick, LHC beschleunigt Protonen (die Hadronen sind), nicht Elektronen (die Leptonen sind).
Ich würde hinzufügen, dass, da die Lüfter ummantelt sind, die Stütze wahrscheinlich gegen die Ummantelung kratzt. Obwohl es eine Lücke zwischen Propeller und Verkleidung gibt, denken Sie daran, dass die Verkleidung als Tragfläche geformt ist, einen "Auftrieb" in Richtung der Mitte des Propellers erzeugt und nur an der Unterseite befestigt ist. Soweit ich sehen kann, ist die Stütze eine Art geformter Kunststoff, der sich durch Zentrifugalkräfte ausdehnt. Das Ergebnis kann ein Kontakt bei hoher Drehzahl sein, was zu Brummen führt.

Es ist möglich, aber ich würde sagen unwahrscheinlich. Überschallpropellerspitzen bringen die Effizienz wirklich durcheinander.

Die Spitzengeschwindigkeit vieler Flugzeugpropeller liegt nahe bei Überschall und kann, wenn sie nicht richtig gesteuert wird, die Schallgeschwindigkeit überschreiten, aber die meisten Modelle stehen nicht so schnell auf (und Ihre Blattspitzen müssen nicht Überschall sein, um störend laut zu sein ).

Es gibt eine Formel, um die Geschwindigkeit der Blattspitze herauszufinden. Multiplizieren Sie für Ihren Quadcopter die Blattdrehzahl mit dem Durchmesser (in Zoll) und multiplizieren Sie diese mit 0,00426

T ich p S p e e d = R P M ∗ D ich a m e t e r ∗ 0,00426

Das Ergebnis wird in Fuß pro Sekunde angegeben.
Alles über 1125 Fuß pro Sekunde (343 Meter pro Sekunde) und Ihre Spitzen sind Überschall.
Alles über etwa 650 Fuß pro Sekunde (200 Meter pro Sekunde) und der Propeller ist wahrscheinlich wirklich laut und nervig .

Können Sie diese Gleichung auch in Metern angeben? Vielen Dank!
Wie finde ich die Drehzahl des Messers heraus?
@GabrielBrito Als fauler Amerikaner wäre es für mich einfacher, Meter in Zoll umzurechnen (mit 39,36 multiplizieren) und in die Formel einzusetzen, die ich kenne
@Ethan ... der übliche Weg ist mit einem Drehzahlmesser .
Es ist ziemlich laut, also muss es über 650 Fuß pro Sekunde sein. Es schießt auch mit vollem Schub in die Luft, also muss es über 650 Fuß pro Sekunde sein.
@Ethan Bei einer Klingenlänge von 0,5 Zoll ist das äußerst unwahrscheinlich. Siehe meine Antwort. Ich habe sie aktualisiert, um die Klingenlänge von 0,5 Zoll widerzuspiegeln, die Sie kürzlich in einem Kommentar erwähnt haben.
@reirab Ich habe gerade die Länge der Klinge gemessen. Habe ich den Durchmesser richtig gemessen?
@Ethan Die Länge einer Klinge sollte der Radius sein (vorausgesetzt, Sie haben die Klingenlänge von der Mitte der Stütze bis zu einer Klingenspitze gemessen.) Der Durchmesser ist doppelt so groß wie der Radius, dh in diesem Fall 1 ", der Abstand von einer Klingenspitze zur gegenüberliegenden Klingenspitze.
@reirab Also ist es dann 1.
Was ist diese magische Zahl 0.00426?
@Brad: Es wird pidurch 60und geteilt 12. Erforderlich zum Konvertieren rpmin rps, dann inin ft. Im meters: 3.14 * d * rpm / 60.
@mins Nun, es ist 3.14 * d * rpm / 60unabhängig davon, ob Sie Meter, Fuß, Furlongs oder Megaparsec verwenden. :)
@reirab: Ja, wenn der Durchmesser und die Geschwindigkeit dieselbe Längeneinheit verwenden. In der Antwort war das nicht der Fall (Durchmesser in in, Geschwindigkeit in ft/s – also die zusätzliche Division durch 12).
Ja, das ist zufällig die "bequeme" Formel für die RC-Modellpropeller, die ich früher verwendet habe. Es gibt eine bessere Formel (die auch Höhe und Temperatur enthält und weniger "magische" Einheitenumrechnungen hat), aber ich war wirklich faul und habe mir einfach die einfache Formel von ihrer Website geholt :-)

Definitiv nicht. Ich fliege ein Quad mit ähnlich großen Propellern (meine haben einen Durchmesser von 2,5 Zoll), und es gibt KEINE MÖGLICHKEIT, dass diese die Schallmauer durchbrechen, selbst bei voller Leistung und Zehntausenden von U / min. Es ist eigentlich sehr leise. Ich denke, Sie hören vielleicht etwas Loses auf dem Quad herumklappern - überprüfen Sie, ob alles festgezogen ist. Ich bin vor ein paar Tagen mit der halben Bodenplatte von meinem Quad abgefahren, und ich habe genau das Geräusch gehört, das Sie beschreiben. Ich konnte nicht sehen, dass es herunterhing, weil ich FPV fliege, und ich hatte die Brille auf. Erfahren Sie, wie Ihr Quad klingt, wenn alles sicher ist, damit Sie es hören können, wenn etwas nicht stimmt – es hat mich davor bewahrt, während eines Acro-Flugs die Bodenplatte abzubrechen.

Durchbrechen Quadcopter-Propeller die Schallmauer?
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