In de modelvliegsport komen veel problemen van natuurkundige aard voor. Eén van de problemen is het vinden van de geschikte afmetingen van de propeller. De motor geeft de propeller snelheid, waardoor het vliegtuig een stuwkracht krijgt. De stuwkracht is afhankelijk van zowel het motorvermogen als de afmetingen van de propeller. De leerlingen van dit onderzoek vroegen zich af bij welke propeller-afmeting de stuwkracht het grootst is. In eerste instantie zal de stuwkracht toenemen bij een grotere propeller. De massa van het vliegtuig neemt dan echter ook toe, waardoor de stuwkracht weer afneemt. Er zal dus een maximale stuwkracht zijn bij een bepaalde propeller-afmeting.
De afmetingen van een propeller worden gegeven door de diameter en de spoed. De spoed is de lengte van een kolom lucht die de propeller in één omwenteling weg schept. Zie figuur 1.
Een propeller bestaat meestal uit twee bladen die om dezelfde as draaien. Doordat de bladen een bepaalde hoek maken met de vliegas (bladhoek), scheppen de bladen de lucht, die tegen de bladhoek aanbotst, weg. Hierdoor ontstaat een naar voren gerichte stuwkracht, die evenwijdig is met de vliegas.
De ideale stuwkracht T wordt gegeven door:
Hierin is de straal, ρ de dichtheid van lucht, de
spoed en het toerental.
De snelheid van het vliegtuig is in ideale
toestand gelijk aan de snelheid, waarmee de propeller rond draait. Per seconde maakt de
propeller omwentelingen en in één omwenteling legt het vliegtuig
meter af. De vliegsnelheid is dus:
Om de efficiëntie van een propeller te bepalen kan de waarde gebruikt worden:
De efficiëntie is in theorie 100% als = 0.5. ligt
in de praktijk tussen 0.46 en 0.51.
D.m.v. empirisch onderzoek is de volgende
standaardgrafiek gevonden.
De bovenste lijn is de theoretische grafiek, de onderste lijn de praktische. De praktische grafiek ligt lager, omdat hier rekening is gehouden met de massa en de weerstand van de propeller). Aan de hand van onderstaande opstelling kan de meest efficiënte propeller gevonden worden.
Twee motoren (OS max 20fp en Bernhardt HB25) met propellers blazen van twee kanten in de luchttunnel. In het midden hangt een roterende plaat. De uitslag van deze plaat geeft aan welke propeller de grootste stuwkracht levert. De propeller op de motor OS max 20fp is constant gehouden. De propellers zijn op de andere motor gemonteerd en er is bepaald of deze propellers een grotere of kleinere stuwkracht leveren dan de vaste propeller. Als vaste propeller is gebruikt de propeller met de ideale verhouding 1:2 tussen spoed en diameter. Dit is de propeller met afmetingen 10´ 5 (inches). De propeller met de grootste diameter en spoed ( afmetingen 11´ 6) blijkt de grootste stuwkracht te leveren. De motor Bernhardt HB25 is echter krachtiger dan OS max 20fp. Dit blijkt als twee gelijke propellers worden gebruikt; de plaat slaat uit naar de kant van OS max 20fp. Wanneer twee gelijke motoren worden gebruikt is de meting betrouwbaarder.
