Essais perso sur l'effet du pas d'hélice

[aymerick27]

Bonjour à tous,

Soucieux de comprendre comment certains paramètres peuvent impacter les performances, j'ai réalisé quelques tests (que je n'ai pas encore terminés, il faut que j'aille plus loin mais je vais déjà livrer mes premières impressions et je complèterai) pour comprendre l'influence qu'a le pas des hélices.

 

Tout d'abord je vais commencer par parler de mes objectifs et de ce qui m'a poussé à faire ces tests :

 - Je possède un drone 5" pour du freestyle et un 7" pour faire du "cinématique"

 - Mon sujet principal est plutôt sur le 7" (mais s'applique à tous les drones) : je cherchais à déterminer comment augmenter mon temps de vol, mais également ma vitesse en vol (pour davantage de défilement mais aussi pour pouvoir suivre des sujets rapides (voiture...).

 

Donc en fouillant un peu j'ai fini par comprendre qu'en théorie, changer le pas d'une hélice c'est un peu comme changer de vitesse sur une voiture : avec un pas assez faible, ce sera comme si on était en première vitesse, avec une vitesse de pointe assez faible mais plus de précision, tandis qu'avec un pas élevé on aura une plus grande vitesse mais on sera moins précis.

Je dois dire que cela s'est vérifié rapidement pour ce qui est de la précision en testant deux pas différents sur mon 5" : le freestyle, avec quelques figures comme le powerloop avec un rétablissement au ras du sol par exemple, permet de voir qu'avec un pas plus faible on est plus précis au moment de la ressource à ras de terre, car un petit à-coup aux gaz aura moins d'effet, et on peut donc redresser plus finement. En revanche ces hélices à pas faible me donnaient quand même l'impression d'avoir moins de "punch", comme si elles tournaient vite sans accélérer beaucoup plus, exactement comme la 1 sur une voiture en somme.

Donc pour le 5", étant donné son utilisation, j'ai pu vérifier ces assertions là.

 

Ça se corse plutôt pour le 7" : là mon but est donc différent, c'est notamment d'obtenir une plus grande vitesse et aussi d'optimiser l'efficacité énergétique.

Si on prend une voiture, elle consommera moins si elle est dans le "sweet spot". Par exemple à 50 km/h en 3ème, on est pas mal. Si je suis en 1ère ou en 5ème à la même vitesse, je vais consommer plus. Donc je voulais également déterminer quel pas me permettait d'avoir le meilleur rendement pour ma vitesse de vol finalement.

 

• Première étape, la vitesse de pointe. Je suis parti du principe qu'à une consommation ampèremétrique donnée, j'irais de plus en plus vite en augmentant le pas. J'ai essayé trois hélices différentes :

- Des Gemfans tripales avec un pas de 4.0

- Des Dalprop tripales avec un pas de 5.6

- Des HQprop bipales avec un pas de 5.5

(j'ai aussi essayé des bipales car normalement le rendement est meilleur, donc une meilleure vitesse également).

J'ai volé à 30 ampères puis 45 ampères, en continu sur une dizaine de secondes à chaque fois, en faisant plusieurs essais et en lisant la vitesse GPS dans l'OSD.

Résultat : j'atteins environ 90 km/h à 30 ampères et 115 km/h à 45 ampères, quelle que soit l'hélice utilisée.

 

Ce qui me fait penser la chose suivante : changer le pas ne fait pas varier la vitesse relativement à la consommation. En revanche, le pas va déterminer la vitesse de pointe. Donc à moins de mettre plein gaz, je ne verrai pas de différence en utilisant des régimes "faibles".

 

• Deuxième étape, le rendement énergétique. Je me suis réglé avec un pitch à 35 degrés et j'ai volé pendant trois minutes en maintenant ce pitch de manière la plus constante possible. Après trois minutes, j'ai noté les mah consommés.

Résultat : je consomme 650 mah avec les tripales avec un pas de 5.6 contre 720 mah avec les tripales avec un pas de 4.0 (je n'ai pas pu essayer les bipales, je n'avais plus de batteries).

 

Ce qui m'amène donc à penser qu'avec ce tilt de 35° (ce qui me donnait une vitesse d'environ 80-90), l'hélice la plus efficace était celle avec un pas plus élevé.

 

 

Je vais poursuivre mes tests en refaisant la même chose mais avec un tilt à 15° puis à 50°, la différence devrait être encore plus nette normalement.

 

En résumé (en se basant seulement sur cette première ébauche de résultats), je dirais que pour voler longtemps, il faut choisir le pas correspondant à la façon dont on vole. En volant assez lentement, en faisant du sur-place... il vaut mieux un pas assez bas. Pour voler avec des tilts élevés, un plus grand pas tirera moins sur la batterie.

Deuxième conclusion : le pas d'une hélice influe sur la vitesse de pointe atteinte ; en revanche, pour une consommation ampèremétrique donnée, la vitesse sera identique quel que soit le pas utilisé.

 

N'hésitez pas à transmettre des infos que vous auriez obtenues là-dessus ou à partager vos propres résultats de tests similaires. Soyez critiques également sur ma méthodologie car je ne suis pas à 100 % convaincu par ce que j'avance pour l'instant.

Modifié (le) Mai 23, 2023 par aymerick27

[Jerome]

Y a pas de miracle, pour augmenter la vitesse maximale du drone il faut au choix : augmenter le diamètre de l'hélice, augmenter le nombre de pales et/ou augmenter le pas. Bref, tout, ce qui augmente la poussée. Et la contre-partie, c'est que ça coute plus cher en énergie à niveau de gaz égal, normal.

Pour optimiser l'autonomie, il faut surtout viser une hélice qui nous permettra d'avoir un régime moteur fournissant un bon rendement : ni trop, ni pas assez de gaz. A vérifier mais je crois que c'est généralement entre 50 et 60% sur les moteurs brushless.

Un paramètre très important aussi c'est le poids de l'hélice. Une hélice légère sera plus réactive, précise et gérera mieux le propwash. Une hélice lourde aura sans doute un peu plus d'inertie.

Un pas plus élevé ou peu de pales aura aussi tendance à générer plus de vibrations, un pas plus faible améliorera la réactivité et la stabilité. Plus de pales apportent aussi de la stabilité (et de l'accroche), mais souvent moins de réactivité. Tout est lié.

Il y a 2 heures, aymerick27 a dit :

Deuxième conclusion : le pas d'une hélice influe sur la vitesse de pointe atteinte ; en revanche, pour une consommation ampèremétrique donnée, la vitesse sera identique quel que soit le pas utilisé.

Si on ne tient pas compte de l'efficience d'un moteur selon son régime.

Et y a plein de facteurs, même pour un pas "annoncé" identique, 2 hélices peuvent avoir une forme très différentes et auront un comportement différent. Si tu rajoutes les méthodes de mesures approximatives, les conditions météo et les différences de pilotage, c'est dur de faire une analyse en profondeur et d'en tirer des conclusions génériques sans banc de mesure.

Le plus simple est de tester différents modèles sans se prendre la tête pour se faire une idée générale et puis voilà  

[Qnnk]

Sans parler des hélices, il faut aussi penser que pour ton 7" : Avec des moteurs ~1300kv, ton quad sera plus friendly avec des hélices au pas élevé. L'inverse, avec des ~1500kv + il sera beaucoup plus à l'aise avec un pas faible.

Sur le 7p que j'ai, je vole en moyenne à 70km/80kmh avec des 7*4*3 HQ. Pour des moteurs 1300kv.

Ici tu parles de ciné, une "discipline" qui veut tout et rien dire. En montagne j'ai remarqué que des hélices en 7*4.5 ou 7*5 aurait été plus efficace. (En terme de couple et d'accroche contre le vent).

Les bipales permettent d'avoir une conso moins haute mais surtout de gagner 10/20kmh à throttle équivalent, grosso merdo...

Voilà pour mon point de vue. Belle analyse

[Joelamoule]

Merci pour ce partage d'expériences c'était très intéressant !

[aymerick27]

Citation

Un pas plus élevé ou peu de pales aura aussi tendance à générer plus de vibrations

Oui absolument, très visible dans reelsteady ensuite d'ailleurs.

Citation

Si on ne tient pas compte de l'efficience d'un moteur selon son régime.

Et y a plein de facteurs, même pour un pas "annoncé" identique, 2 hélices peuvent avoir une forme très différentes et auront un comportement différent. Si tu rajoutes les méthodes de mesures approximatives, les conditions météo et les différences de pilotage, c'est dur de faire une analyse en profondeur et d'en tirer des conclusions génériques sans banc de mesure.

Tout à fait, c'est pour ça que je le souligne, ma méthodologie reste approximative et critiquable, il faut que je pousse plus loin mes tests et que j'en fasse beaucoup, ça "lissera" ce genre d'erreurs.

Citation

Sans parler des hélices, il faut aussi penser que pour ton 7" : Avec des moteurs ~1300kv, ton quad sera plus friendly avec des hélices au pas élevé. L'inverse, avec des ~1500kv + il sera beaucoup plus à l'aise avec un pas faible.

Sur le 7p que j'ai, je vole en moyenne à 70km/80kmh avec des 7*4*3 HQ. Pour des moteurs 1300kv.

En effet j'ai oublié de parler de mes moteurs, ce sont ceux du Chimera 7 (ancienne version) donc en 1300 kv également. J'obtiens à peu près les mêmes vitesses, plutôt 80/90 km/h pour moi mais avec peut-être un peu plus de tilt.

Quand je filme j'essaie d'obtenir une vitesse suffisamment élevée tout en ne mettant pas trop de gaz, car avec beaucoup de gaz il y a beaucoup plus de vibrations dans la caméra. C'est en partie pour ça que je fais tous ces tests.

Citation

Les bipales permettent d'avoir une conso moins haute mais surtout de gagner 10/20kmh à throttle équivalent, grosso merdo...

Oui en théorie ça devrait être ça, encore une fois c'est un truc que je vais tester. Par contre j'ai souvent eu beaucoup de vibrations en bipales, qui rendent parfois assez moche en vidéo. A throttle équivalent oui mais par contre je pense que pour la même position throttle, la conso ampèremétrique (et donc la vitesse) sera plus élevée en bipale (car meilleur rendement).

 

Merci pour vos retours en tout cas !

 

J'en profite pour vous demander, quelle vitesse vous parvenez à atteindre sans trop forcer avec vos 5" ?

Parce que j'ai toujours utilisé mon 7" pour filmer, d'une part pour l'autonomie mais aussi parce que j'étais persuadé que c'est avec lui que j'obtiendrais les meilleures vitesses. Comme je n'ai pas de GPS sur mon 5" je n'ai jamais vraiment pu en juger. Mais j'ai un pote qui s'est acheté un Nazgul et qui atteint les 140 alors je me demande si finalement un 5" ne peut pas aller aussi vite voire plus vite.

Sachant que les moteurs en 1300 kv vont tourner moins vite que ceux de mon 5" qui font eux du 1960 kv, je me demande si les kv en plus ne compensent pas la taille perdue pour ce qui est d'atteindre une bonne vitesse.

[nochamo]

Sujet intéressant 

Pour moi il y a aussi le critère "acoustique", notament pour les petits jouets où on cherche de la discretion.

Gros pas = son plus grave, souvent plus discret.

Petit pas = plus de controle comme cela a été dit, mais son strident surtout quand on monte en gaz.

En 5" avec les ethix p3 p35, on a un controle genial , par contre ca cri sur les full.... en gemfan 5143, c'est plus discret et ca propwash moins que les ethix a mon goût (mais c'est une exception,  normalement ca devrait pas). Par contre c'est un peu plus "dur".

J'suis d'accord avec jerome, faut tester pour se faire avis, et le tableau de rosser permet aussi d'aider dans le choix (poussee, vibrations, conso) avec des chiffres a l'appui....