Wer schon einmal eine Drohne über einer Wiese gehört hat, kennt das Geräusch: ein hohes Sirren, das weit trägt und sich schlecht ausblenden lässt. Seit einigen Jahren gibt es Propeller, die an der Kante ausgefranst aussehen wie ein Sägeblatt. Was diese Zacken tun, wie viel sie tatsächlich bringen und was sie kosten.
Das Wichtigste in Kürze
- Die Zacken verteilen die Wirbelablösung über die Kantenlänge, sodass das gebündelte Drucksignal aufbricht.
- Vorbild ist der Eulenflügel mit gezackter Vorderkante, ausgefranster Hinterkante und samtiger Oberfläche.
- Messwerte aus Studien: rund 3 dB an einzelnen Rotoren, bis 8,1 dB(A) in einem Flugversuch mit Sechsrotor-Aufbau.
- Der Preis liegt bei etwa 4 bis 8 Prozent Einbuße im Gütegrad des Rotors.
- Am stärksten wirken die Zacken auf die hohen, breitbandigen Anteile, die als besonders lästig gelten.
Was mit Sägezahn-Propeller gemeint ist
Der Begriff ist nicht scharf abgegrenzt, und das führt beim Kauf regelmäßig zu Enttäuschungen. Gemeint sein können drei verschiedene Bauformen.
Zacken an der Hinterkante. Die Kante, an der die Luft das Blatt verlässt, ist gezahnt. Das ist die Form, die in der Forschung als am wirksamsten gilt und die den Namen prägt.
Zacken an der Vorderkante. Die anströmende Kante trägt ein Wellenprofil. Diese Bauform greift früher in die Strömung ein und ist seltener am Markt.
Nur eine andere Blattform. Viele als leise verkaufte Propeller arbeiten allein über die Geometrie: längere, schmalere Blätter mit verjüngter Spitze. Sie erreichen denselben Schub bei niedrigerer Drehzahl, und weil die Drehzahl den Ton bestimmt, wird es leiser. Dazu gehören auch die als Low-Noise angebotenen Serienpropeller großer Hersteller.
Alle drei Wege führen zu einem leiseren Quad. Sie greifen aber an verschiedenen Stellen an, und nur der erste ist im Wortsinn ein Sägezahn-Propeller.
Woher der Lärm einer Drohne kommt
Das Geräusch besteht aus zwei Anteilen, die sich getrennt behandeln lassen.
Der tonale Anteil entsteht durch die Blattfolge. Jedes Mal, wenn ein Blatt vorbeikommt, gibt es einen Druckstoß. Bei 8.000 Umdrehungen pro Minute und zwei Blättern sind das rund 267 Stöße pro Sekunde, und genau diese Frequenz hört man als Grundton. Sie hängt allein an Drehzahl und Blattzahl.
Der breitbandige Anteil entsteht durch Turbulenz. An der Hinterkante des Blattes reißt die Grenzschicht ab, an der Blattspitze bildet sich ein Wirbel, und beide erzeugen ein Rauschen über einen weiten Frequenzbereich. Dieser Anteil ist es, der das Geräusch scharf und aufdringlich macht.
Die Zacken zielen auf den zweiten Anteil. Am tonalen Grundton ändern sie wenig, denn der hängt an der Drehzahl. Wer den Ton senken will, muss die Drehzahl senken, und dafür braucht es größere oder anders profilierte Blätter.
Was die Zacken in der Strömung tun
An einer glatten Hinterkante lösen sich die Wirbel gleichzeitig über die ganze Kantenlänge ab. Das erzeugt ein zusammenhängendes Drucksignal, das sich gut als Schall abstrahlt.
Die Zacken lassen die Wirbel an verschiedenen Stellen zu verschiedenen Zeiten abgehen. Das aufgebrochene Drucksignal strahlt schlechter als Schall ab.
Eine gezackte Kante zerlegt diesen Vorgang. Die Ablösung geschieht an Zackenspitze und Zackengrund zu unterschiedlichen Zeitpunkten und in unterschiedliche Richtungen. Das gemeinsame Drucksignal bricht auseinander, und was übrig bleibt, strahlt deutlich schlechter als Schall ab.
Für die Wirksamkeit sind Höhe und Breite der Zacken im Verhältnis zur Blatttiefe entscheidend. Untersuchungen finden dafür eine Gesetzmäßigkeit, die den theoretischen Vorhersagen zur Hinterkanten-Schallerzeugung folgt. Praktisch heißt das: Zacken sind eine ausgelegte Geometrie mit definierten Maßen. Ein selbst eingeschnittener Propeller trifft diese Auslegung nicht und verliert zusätzlich seine Auswuchtung.
Das Vorbild Eule
Die Eule jagt im Gleitflug und muss dabei leiser sein als das Gehör ihrer Beute. Ihr Flügel bringt dafür drei Merkmale mit, und alle drei sind übertragbar.
| Merkmal | Wirkung | Übertragung auf den Propeller |
|---|---|---|
| Kamm an der Vorderkante | zerlegt große Wirbel früh | Wellenprofil an der Anströmkante |
| Fransen an der Hinterkante | verteilt die Ablösung | Zacken an der Abströmkante |
| Samtige Oberfläche | dämpft Restturbulenz | Oberflächenstruktur, schwer umsetzbar |
In der Umsetzung an Drohnen dominieren die ersten beiden Merkmale. Die samtige Oberfläche lässt sich an einem Bauteil, das mit hoher Drehzahl durch Regen und Staub läuft, kaum haltbar nachbilden. Ansätze mit flexiblen Fasern aus dem 3D-Druck gibt es, sie sind aber Forschungsgegenstand und kein Serienprodukt.
Was Messungen zeigen
Die Zahlenlage ist eindeutig in der Richtung und uneinheitlich in der Höhe, weil Prüfstand, Drehzahl und Blattform stark hineinspielen.
- Rund 3 Dezibel Minderung finden Untersuchungen an einzelnen Rotoren mit gezackter Hinterkante, bei einer Einbuße von etwa 4 bis 8 Prozent im Gütegrad.
- Bis zu 6,9 Dezibel erreichte eine Untersuchung, die gezackte Vorder- und Hinterkanten kombinierte.
- 8,1 dB(A) meldete ein Flugversuch mit einem Sechsrotor-Aufbau gegenüber Standardpropellern, wobei sowohl der tonale als auch der hochfrequente Anteil zurückging.
- Bis zu 4 Dezibel gibt DJI für seine Low-Noise-Propeller der Phantom-4-Reihe beim Start und bei der Landung an. Diese Propeller arbeiten über die Blattform, nicht über Zacken.
- 3,5 Dezibel und eine um 20 Prozent niedrigere Drehzahl gibt der Zubehörhersteller Master Airscrew für seine Stealth-Propeller an.
Zur Einordnung der Zahlen: Drei Dezibel bedeuten eine Halbierung der Schallleistung. Das Gehör nimmt das als spürbar, aber nicht als dramatisch wahr. Als etwa halb so laut empfunden wird üblicherweise erst ein Unterschied von rund zehn Dezibel. Ein Rückgang um 3 bis 4 Dezibel verschiebt also die Entfernung, ab der eine Drohne stört, ohne sie unhörbar zu machen.
Der Preis: Schub, Wirkungsgrad, Flugzeit
Jede Änderung an der Kante greift in die Strömung ein, und das kostet zunächst Wirkungsgrad. Die genannten 4 bis 8 Prozent im Gütegrad bedeuten am Quad entweder etwas weniger Schub bei gleicher Drehzahl oder etwas mehr Strom für denselben Schub.
Trotzdem geben mehrere Anbieter längere Flugzeiten an. Der Grund ist, dass ein leiser Ersatzpropeller selten nur Zacken hinzufügt: Meist ist zugleich das Profil verändert, die Steigung angepasst oder die Blattfläche vergrößert. Fällt die nötige Drehzahl dadurch, sinkt der Verbrauch trotz der ungünstigeren Kante.
Was am eigenen Aufbau herauskommt, entscheiden Gewicht, Motoren und Regler. Verlässlich ist nur ein Vergleich mit demselben Akku, in derselben Umgebung und mit denselben Flugmanövern, abgelesen an der verbrauchten Kapazität. Wie sich Größe, Steigung und Material grundsätzlich auswirken, steht im Ratgeber zu Drohnen-Propellern.
Was am Markt tatsächlich angeboten wird
Zwischen Forschungsergebnis und Kaufteil liegt eine Lücke, und die Angebote lassen sich grob in drei Gruppen sortieren.
| Gruppe | Bauweise | Herstellerangabe |
|---|---|---|
| Serienzubehör der Drohnenhersteller | veränderte Blattform, längere Blätter | DJI: bis 4 dB bei Start und Landung (Phantom 4) |
| Leise Ersatzpropeller von Drittanbietern | anderes Profil, teils gewellte Kanten | Master Airscrew Stealth: 3,5 dB, 20 % weniger Drehzahl |
| Echte Zackenkanten | Sägezahn an Hinter- oder Vorderkante | überwiegend Forschung und Kleinserien |
Beim Lesen dieser Zahlen zählt der Zusatz. Die 4 Dezibel von DJI beziehen sich ausdrücklich auf Start und Landung, also auf einen Betriebspunkt mit hoher Drehzahl in Bodennähe. Im Reiseflug fällt der Unterschied kleiner aus.
Ähnlich verhält es sich mit der Angabe von 20 Prozent niedrigerer Drehzahl: Sie entsteht durch mehr Blattfläche, die denselben Schub bei weniger Umdrehungen erzeugt. Das senkt den Grundton und wirkt damit an einer anderen Stelle als die Zacken.
Vor dem Kauf lohnt der Blick auf das Produktbild. Eine gewellte oder gezahnte Kante ist auf einer Nahaufnahme sofort zu erkennen. Fehlt sie, arbeitet der Propeller über die Blattform, was den Kauf nicht ausschließt, die Erwartung aber richtig setzt.
Was neben der Kantenform leiser macht
Die Kante ist eine Stellschraube unter mehreren, und die anderen sind oft wirksamer.
Größere Propeller bei weniger Drehzahl. Der Grundton hängt an Drehzahl mal Blattzahl. Ein größerer Propeller, der denselben Schub bei niedrigerer Drehzahl liefert, senkt diese Frequenz direkt. Das ist der wirkungsvollste Hebel überhaupt, er verlangt aber passende Motoren.
Mehr Blätter, weniger Belastung je Blatt. Drei- und Vierblattpropeller verteilen den Schub, was den breitbandigen Anteil senkt. Der tonale Anteil wandert dabei zu höheren Frequenzen, was manche als angenehmer empfinden.
Abstand statt Technik. Der Schalldruck fällt mit der Entfernung. Zwanzig Meter mehr Abstand bringen mehr als jede Kantenform, und sie kosten nichts.
Sauber laufende Propeller. Ein angeschlagenes oder unwuchtiges Blatt erzeugt Vibrationen und zusätzliches Geräusch. Wann ein Wechsel fällig ist, steht im Ratgeber zu den Drohnen-Propellern.
Wann sich der Wechsel lohnt
Deutlich spürbar ist der Unterschied dort, wo die Drohne nah an Menschen arbeitet und das Geräusch Teil des Ergebnisses ist:
- Aufnahmen bei Veranstaltungen, wo der Ton mitläuft und die Lautstärke direkt stört, wie bei Drohnenvideos auf Hochzeiten
- Flüge in Wohnnähe, wo weniger Geräusch weniger Ärger bedeutet, auch wenn die Regeln beim Fliegen im Wohngebiet unverändert gelten
- Tierbeobachtung und Aufnahmen in ruhigen Landschaften
Kaum lohnend ist der Wechsel bei Racing- und Freestyle-Aufbauten. Dort zählt jedes Prozent Schub, die Drehzahlen liegen hoch, und der tonale Anteil dominiert ohnehin. Bei Cinewhoops ist die Lage anders gelagert: Dort bestimmt vor allem der Spalt zwischen Propeller und Duct das Geräusch, und die Kantenform ist der zweite Schritt.
Was die Zacken nicht leisten
Drei Erwartungen gehen regelmäßig nicht auf.
Sie machen die Drohne nicht unhörbar. Der Grundton bleibt, denn er hängt an der Drehzahl. Wer wirklich leise fliegen will, braucht größere Propeller bei niedrigerer Drehzahl, und das ist eine Entscheidung über die Zelle, nicht über das Zubehör.
Sie ändern nichts an den Regeln. Abstände, Höhen und geografische Gebiete gelten unabhängig vom Geräusch. Eine leise Drohne über einem fremden Wohngrundstück ist genauso unzulässig wie eine laute.
Sie ersetzen keinen Propellerschutz. Zacken sind eine aerodynamische Maßnahme und haben mit Sicherheit nichts zu tun. Was gegen Kontakte hilft, steht im Ratgeber zum Propellerschutz.
Fazit: eine wirksame Feinheit, kein Wundermittel
Gezackte Kanten sind gut belegte Technik. Sie greifen genau den Anteil des Geräuschs ab, der am unangenehmsten auffällt, und sie kosten dafür wenige Prozent Wirkungsgrad. Für Aufnahmeflüge in der Nähe von Menschen ist das ein gutes Geschäft.
Wer bestellt, sollte allerdings genau hinsehen, was geliefert wird. Ein großer Teil der als leise beworbenen Propeller arbeitet über die Blattform und die Drehzahl, nicht über Zacken. Beides funktioniert, nur beschreibt es unterschiedliche Produkte, und die Zahlen der Hersteller beziehen sich jeweils auf ihren eigenen Aufbau.
Häufige Fragen
Was ist ein Sägezahn-Propeller?
Ein Propeller, dessen Blattkante eine Reihe kleiner Zacken trägt. Die Zacken sitzen je nach Bauart an der Hinterkante, an der Vorderkante oder an beiden. Vorbild ist der Flügel der Eule, deren Federkanten genauso aufgebaut sind. Ziel der Bauform ist ein leiserer Lauf bei möglichst geringem Verlust an Schub.
Wie viel leiser wird eine Drohne dadurch?
Die Angaben hängen stark vom Aufbau ab. Laborversuche an einzelnen Rotoren zeigen Minderungen um etwa 3 Dezibel, kombinierte Zacken an Vorder- und Hinterkante erreichten in einer Untersuchung an Rotorblättern rund 6,9 Dezibel. Ein Flugversuch mit einem Sechsrotor-Aufbau erreichte 8,1 dB(A) gegenüber Standardpropellern. Drei Dezibel entsprechen dabei einer Halbierung der Schallleistung, als deutlich leiser empfunden wird meist erst ein Unterschied um zehn Dezibel.
Kosten leise Propeller Schub oder Flugzeit?
In der Regel ja, wenn auch wenig. In Untersuchungen an gezackten Hinterkanten lag der Verlust im Gütegrad des Rotors bei etwa 4 bis 8 Prozent. Manche Hersteller von Ersatzpropellern geben umgekehrt eine längere Flugzeit an, weil ihre Blätter zugleich anders profiliert sind und bei niedrigerer Drehzahl denselben Schub liefern. Ohne Messung am eigenen Aufbau bleibt beides eine Herstellerangabe.
Warum ist die Eule so leise?
Ihr Flügel hat drei Merkmale zugleich: gezackte Vorderkanten, ausgefranste Hinterkanten und eine samtartige Oberfläche. Die Vorderkantenzacken zerlegen große Wirbel, bevor sie sich aufbauen, die Hinterkantenfransen verteilen die Wirbelablösung über die Kante, und der Flaum dämpft, was übrig bleibt. Diese Kombination senkt vor allem die hochfrequenten Anteile, auf die das Gehör von Beutetieren anspricht.
Sind die Low-Noise-Propeller von DJI Sägezahn-Propeller?
Nur teilweise. Die als Low-Noise verkauften Serienpropeller von DJI arbeiten überwiegend mit veränderter Blattform, größerer Blattlänge und angepasster Steigung, damit die Drehzahl sinkt. Für die Phantom-4-Reihe gibt DJI dafür eine Minderung von bis zu 4 Dezibel beim Start und bei der Landung an. Echte Zackenkanten finden sich eher bei Propellern von Drittanbietern und in der Forschung.
Machen Sägezahn-Propeller eine Drohne im Wohngebiet zulässig?
Nein. Leisere Propeller ändern nichts an den Regeln für Abstände, Überflug und geografische Gebiete. Sie können eine Aufnahme angenehmer machen und Nachbarn weniger stören, die luftrechtlichen Vorgaben bleiben davon unberührt.
Kann ich gezackte Propeller selbst herstellen?
Davon ist abzuraten. Ein nachträglich eingeschnittener Propeller verliert seine Auswuchtung, und schon geringe Unwucht erzeugt Vibrationen, die Kamerabild und Regelung stören und im schlimmsten Fall zum Bruch führen. Wirksame Zacken haben eine definierte Höhe und Breite im Verhältnis zur Blatttiefe, das lässt sich mit der Schere nicht treffen.