Propwash — apsivertęs srautas, mentės stall'as ir dynamic idle

calendar Jul 13, 2026 · 7 min read · fpv aerodynamics propwash stall angle-of-attack dynamic-idle vortex-ring pid tuning  ·
Share on: linkedin copy

Propeleris — tai besisukantis sparnas, ir kaip bet kuris sparnas jis gamina švarią trauką tik tada, kai oras įteka į jį iš priekio — rotoriui tai reiškia orą iš viršaus, einantį žemyn pro diską. Duok jam švaraus oro — jis skrenda; nustok duoti — jis užstalina, lygiai kaip sparnas, patemptas į per didelį atakos kampą.

Štai ir visas propwash. Kai numeti gazą arba išeini iš dive'o, dronas toliau leidžiasi, o motorai lėtėja — tad dronas krenta į tą patį oro stulpą, kurį ką tik nustūmė žemyn. Srautas apsiverčia ir grįžta aukštyn pro diską, mentės atakos kampas peršoka stall kampą, srautas atsiskiria, ir trauka tampa nelygi bei triukšminga. Tas wobble, kurį jauti — tai PID kilpa, besigrumianti su ta nelygia trauka.

Vienintelė svirtis, kurią turi — RPM: užstalinusi mentė vėl prilimpa, kai tik sukasi pakankamai greitai, kad jos pačios downwash įveiktų aukštyn kylantį orą. Būtent tą ir daro dynamic idle — jis tiesiog neleidžia motorams įkristi į žemo RPM stall zoną. (Pirmą kartą pajutęs propwash maniau, kad prastai suderinau PID. Iš dalies — taip, bet dalis jo tiesiog fizika.)

Oro srautas pro vieną propelerį

Propeleris sukasi horizontalioje (XZ) plokštumoje apie vertikalią ašį; dronas juda vertikaliai (XY). Vieno propelerio pakanka pamatyti tai, kas svarbu — stebėk orą pro diską, kai dronas kyla, kybo ir leidžiasi:

  • Kylant: dronas, judėdamas aukštyn, prideda prie žemyn krypstančio srauto. Mentė sutinka orą mažu atakos kampu — nepakrauta ir švari, bet traukai reikia daugiau RPM.
  • Kybant: pastovus induced-velocity stulpas. Mentė jau sėdi arti optimalaus kampo — netoli savo lift kreivės viršūnės.
  • Leidžiantis: kai leidimosi greitis viršija induced velocity, oras stumiamas aukštyn pro diską. Propeleris kramto savo paties turbulentišką pėdsaką (vortex-ring tipo recirkuliacija), srautas apsiverčia, ir mentės atakos kampas šokteli.

Kodėl apsivertęs srautas užstalina mentę

Propelerio mentė — tai besisukantis sparnas. Jos efektyvus atakos kampas yra geometrinis pitch kampas minus srauto kampas:

\[ \alpha = \theta_{pitch} - \varphi, \qquad \varphi = \arctan\left(\frac{V_{axial}}{V_{tangential}}\right) \]

V_tangential — tai pačios mentės sukimosi greitis (Ω·r); V_axial — oro greitis pro diską. Kylant V_axial didelis ir teigiamas, tad φ didelis, o α lieka mažas. Kai leidimasis apverčia ašinį srautą, V_axial tampa neigiamas, φ keičia ženklą, ir α = θ − φ šoka virš stall kampo (~12–15°). Už to kampo srautas atsiskiria nuo mentės, keltis virsta pasipriešinimu, o trauka tampa triukšminga ir netiesinė — kaip tik tas trikdis, kurį paskui turi atmesti PID.

flowchart TD
    A[Craft descends<br/>faster than induced velocity] --> B[Axial inflow reverses<br/>air pushed up through disk]
    B --> C[Inflow angle flips sign<br/>blade AoA spikes]
    C --> D{AoA past stall angle?}
    D -->|Yes, at low RPM| E[Local blade stall<br/>lift to drag, noisy thrust]
    D -->|No, enough RPM| F[Attached flow<br/>authority retained]
    E --> G[Propwash oscillation<br/>PID must reject it]

Efektyvumas ir stall zona prieš RPM

Perkelk tai į traukos efektyvumą per visą RPM diapazoną. Kiekvieną kreivę formuoja du dalykai. Pirma, propas prie beveik nulinio RPM negamina beveik nieko, o maksimumą pasiekia ties viduriniu RPM — tada efektyvumas vėl krenta prie aukšto RPM, kai mentės galiukai artėja prie garso greičio (tai tip-speed riba). Antra, apsivertusiame sraute mentė lieka užstalinusi tol, kol RPM tampa pakankamas, kad jos induced velocity įveiktų aukštyn kylantį orą — o šis stall-išėjimo RPM kiekvienam režimui skiriasi:

{ "type": "line", "data": { "labels": ["1k","2k","3k","4k","5k","7k","9k","12k","15k","18k","21k","24k","28k"], "datasets": [ { "label": "Propwash-prone band (hover OK, descending stalls)", "data": [null, null, null, 108, 108, 108, null, null, null, null, null, null, null], "borderColor": "transparent", "backgroundColor": "rgba(249,115,22,0.13)", "fill": "origin", "pointRadius": 0, "tension": 0 }, { "label": "Climb (up)", "data": [6, 22, 43, 64, 80, 96, 100, 99, 95, 87, 75, 61, 41], "borderColor": "rgba(34,197,94,1)", "backgroundColor": "transparent", "borderWidth": 2.5, "tension": 0.35, "pointRadius": 2 }, { "label": "Hover", "data": [4, 16, 35, 55, 70, 86, 90, 89, 86, 79, 68, 55, 37], "borderColor": "rgba(148,163,184,1)", "backgroundColor": "transparent", "borderWidth": 2, "borderDash": [5,4], "tension": 0.35, "pointRadius": 0 }, { "label": "Descend 3 m/s (down)", "data": [0, 2, 7, 19, 37, 72, 88, 91, 87, 80, 69, 56, 38], "borderColor": "rgba(239,68,68,1)", "backgroundColor": "transparent", "borderWidth": 2.5, "tension": 0.35, "pointRadius": 2 } ] }, "options": { "responsive": true, "interaction": { "mode": "index", "intersect": false }, "plugins": { "title": { "display": true, "text": "Prop efficiency vs RPM - peaks then falls; the shaded band is propwash-prone" }, "legend": { "position": "bottom" } }, "scales": { "x": { "title": { "display": true, "text": "Motor RPM" } }, "y": { "beginAtZero": true, "max": 110, "title": { "display": true, "text": "Relative thrust efficiency (%)" } } } } }

Skaityk taip:

  • Kiekvienas režimas turi maksimumą, o paskui krenta. Geriausias efektyvumas — zona apie 9–13k RPM; sukant greičiau (per didelio KV propas) tik švaistoma energija ir kaista motorai anapus maksimumo — tip-speed bauda.
  • Kylant ir kybant stall zona baigiasi anksti (~4000 RPM) — švarus arba beveik švarus srautas.
  • Leidžiantis ji baigiasi vėlai (~7000 RPM esant 3 m/s nusileidimui), ir stall-išėjimas slenka toliau į dešinę, kuo greičiau leidiesi.
  • Užtamsinta juosta — tai visa problema. Tarp hover stall-išėjimo ir leidimosi stall-išėjimo kybėti čia visiškai gerai — bet vos pradedi leistis, nukrenti ant užstalinusios leidimosi kreivės. Tas tarpas ir yra ta vieta, kur gyvena propwash.
  • Tad dynamic idle darbas — laikyti motorų minimalų RPM tos juostos dešinėje tiems nusileidimams, kuriuos realiai darai.

Kodėl dynamic idle padeda

Pažiūrėk į užtamsintą juostą grafike. Be dynamic idle ESC laiko tik fiksuotą minimalų gazą (default ~5.5%), tad per gazo numetimą ar staigią korekciją motoras gali nusėsti į tą juostą — arba žemiau — kaip tik tada, kai reikia jėgos. Ten jis užstalina arba dalinai desinchronizuojasi, ir wobble tik pablogėja.

Dynamic idle naudoja dvikryptį DShot RPM telemetriją, kad lėčiausią motorą laikytų virš nustatyto minimalaus RPM net kai mikseris komanduoja nulinį gazą. Nustatyk jį taip, kad sėdėtų ties (ar už) dešiniuoju tos juostos kraštu — ir nusileidimas nebenumeta menčių į stall'ą. Jis sutvarko kasdienius atvejus — gazo numetimus ir švelnius nusileidimus; greitas, agresyvus dive nustumia juostos dešinį kraštą toliau, nei bet koks protingas idle gali pavyti — todėl kieti dive'ai visada turi šiek tiek propwash.

1# Requires bidirectional DShot (RPM telemetry) enabled first
2set dyn_idle_min_rpm = 35        # units of 100 rpm -> 3500 rpm; 30-40 typical for 5"
3set transient_throttle_limit = 0 # must be 0 with dynamic idle
4save
  • Reikšmė — šimtais RPM: 35 = 3500 RPM. Diapazonas 0–200; bet kokia ne nulinė reikšmė įjungia.
  • Pradėk nuo 30–40 su 5"; daugiau lengviems 3"–4" propams, mažiau aukšto pitch ar didesniems propams.
  • Per žemai → motorai vis tiek gali užstalinti/desinchronizuoti greitų flip'ų pabaigoje (wobble). Per aukštai → plaukiojantis gazas ir karštesni motorai.

Propelerio stall'as prieš pitch

Stall priklauso nuo geometrinio pitch kampo θ, o didesnio pitch propeleriai turi didesnį θ kiekviename taške. Esant tam pačiam apsivertusiam srautui, didesnio pitch propeleris pasiekia stall kampą greičiau ir stalina stipriau — jis kanda daugiau oro per apsisukimą, bet blogiau toleruoja sutrikdytą srautą leidžiantis. Mažesnio pitch propeleriai atsparesni stall'ui (ir tylesni propwash'e), bet gamina mažiau traukos per RPM, tad remiasi didesniu RPM.

Tai tas pats pitch kampas, kuris nustato trauką ir tip speed — žr. animuotą paaiškinimą KV ir propelerių derinime.

Ką tuning'as gali ir ko negali ištaisyti

SimptomasTuning sprendimasRiba
Lengvas svyravimas išeinant iš dive, nurimsta per 1–2 ciklusPadidink D (Roll/Pitch) 5–10%Visiškai ištaisoma
Wobble kaskart numetus gaząPadidink D, patikrink RPM filtrą, įjunk dynamic idleIš esmės ištaisoma
Smarkus svyravimas per agresyvų split-SD + šiek tiek sumažink P, patikrink filtravimąIš dalies — ekstremalūs judesiai visada turi propwash
Svyravimas su karštais motoraisD per aukštas — atleiskNesivyk propwash pertekliniu D
Vis dar svyruoja, kai D jau ties šiluminiu limituSusitaik — aerodinamika laimiTai ne tuning'o problema

Tikslas — ne pašalinti propwash, o greitai jį atmesti neperkaitinant motorų. Agresyvus freestyle dronas visada turės šiek tiek propwash; gerai suderintas (su dynamic idle, laikančiu mentes pakrautas) jį nuslopina per vieną–du svyravimo ciklus.

Susiję

Related Snippets