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Antriebstechnik: Koaxial vs. Axial

Generell kann man feststellen, dass fast alle Multicopter heutzutage mit bürstenlosen Motoren (elektronisch kommutiert) angetrieben werden. Es gibt einige Exoten, welche mit Turbinen oder anderen Verbrennungsmotoren, sowie mit mechanisch kommutierten Motoren mit Kohlebürsten angetrieben werden. Diese werden jedoch in der folgenden Betrachtung außer Acht gelassen.

Bei einem Antrieb mit bürstenlosen Motoren ist zum einen die Anzahl der verwendeten Motoren, sowie deren Anordnung interessant. Diese soll im Folgenden näher betrachtet werden. Auf den Zusammenhang zwischen Motordrehzahl und Propellergröße wird im Artikel „Einfluss der Propellergröße auf das Flugverhalten einer Drohne“ näher eingegangen.

Radiale Motoranordnung

  • Bei Kontakt mit anderen Objekten fällt oft nur ein Antrieb aus
  • Höhere Effizienz als Koaxialantriebe
  • Geringere Bauhöhe
  • Aufgrund der größeren projizierten Gesamt-Rotoren-Fläche windanfälliger
  • Oft sehr große Gesamtabmessung
  • Schwererer Frame

Wird ein Copter mit weniger als 6 Rotoren verwendet, ist dies die einzig mögliche Konfiguration. Generell spricht für einen Copter mit radialer Motoranordnung, dass dieser bei gleicher Rotoranzahl effektiver arbeitet als ein vergleichbarer Copter mit koaxialem Antrieb. Wenn es nicht auf kleine Baugröße oder besondere Windstabilität ankommt, ist man mit diesem Coptertyp gut bedient.

Koaxiale Motoranordnung

  • Geringere Gesamtgröße möglich
  • Nutzung größerer Propeller leichter möglich
  • Bessere Windstabilität
  • Bei korrekter Auslegung sehr gute Redundanz
  • Leichterer Frameaufbau möglich
  • Vibrationen durch die gegenläufigen Propeller an einem Arm kaum vermeidbar
  • Bei Kontakt mit anderen Objekten fallen schnell zwei Antriebe aus was zum Absturz führt
  • 10-15% geringerer Wirkungsgrad
  • Propeller der unteren Ebene können leicht im Bild sein

Um den Wirkungsgradverlust so klein wie möglich zu halten, werden in der unteren Rotorebene meist kleinere Propeller mit größerer Steigung eingesetzt. Alternative Konzepte lassen die Rotoren der unteren Ebene schneller rotieren, um den Wirkungsgradverlust zu minimieren. Um den möglichen Totalausfall bei Kontakt mit anderen Objekten zu vermeiden, kann ein geeigneter Schutzrahmen um die Rotoren zum Einsatz kommen. Bevorzugte Anwendungsgebiete für Copter mit koaxialer Motoranordnung sind der Einsatz bei Wind sowie Aufgaben, bei welchen es auf große Leistung bei geringer Größe ankommt, wie zum Beispiel dem Einsatz in Innenräumen.

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