Hinter dem Konzept der Stopp-Rotor-Verwandlungsdrehflügler steht die Idee, die Fähigkeit von Hubschraubern senkrecht zu starten und zu landen mit dem Vorteil der deutlich höheren Reisegeschwindigkeit von Flächenflugzeugen zu verbinden. Dazu wurden Fluggeräte vorgeschlagen, bei denen die für den Schwebeflug optimierten Rotoren nach dem Start stillgesetzt und strömungsgünstig verstaut werden, während der erforderliche Auftrieb durch einen Tragflügel erzeugt wird. Gegenstand dieser Arbeit sind Untersuchungen zur aeromechanischen Stabilität der Rotorblattbewegungen während der Stillsetzung eines derartigen Stopp-Rotors. Die Betrachtungen beziehen sich auf den Betriebsbereich zwischen Nenndrehzahl und Rotorstillstand, wobei der Rotor zuvor vollständig von seiner Auftriebsfunktion entlastet wurde. Durch die im Vergleich zum konventionellen Hubschrauber niedrigen Rotordrehzahlen bei gleichzeitig hohen Fluggeschwindigkeiten ergeben sich eine Reihe von dynamischen Problemen bezüglich der erzwungenen Schwingungen und der Stabilität der Blattbewegungen. Im ersten Teil der Arbeit wird dargestellt, wie die für Hubschrauber entwickelten mathematischen Modelle und Methoden in Hinblick auf die besonderen Betriebsbedingungen des Stopp-Rotors zu modifizieren sind. Es zeigt sich, daß insbesondere die Rückanströmung der Blätter bei großen Fortschrittsgraden berücksichtigt werden muß. Aufbauend auf der Blattelemententheorie wird eine kompakte Formulierung vorgestellt, mit der sich die entscheidenden physikalischen Effekte analytisch beschreiben lassen. Dann wird auf verschiedene Verfahren zur Behandlung von Differentialgleichungen mit periodischen Koeffizienten eingegangen und die Anwendung der FLOQUET-Theorie auf nichtlineare Gleichungen erläutert. Die Untersuchungen zur Stillsetzung betreffen hauptsächlich die Schlagbewegung eines isolierten Blattes. Es werden periodische Lösungen sowie Ergebnisse zur statischen und dynamischen Stabilität für lineare und nichtlineare Blattmodelle dargestellt. Außerdem werden gekoppelte Bewegungen betrachtet, wie sie sich bei zusätzlicher Berücksichtigung von Torsions- und Schwenkfreiheitsgrad ergeben. Zu technischen Problemen kann vor allem das Auftreten großer Antwortamplituden führen. Als entscheidender konstruktiver Parameter erweist sich die im Schlagfreiheitsgrad wirksame Blattanschlußsteifigkeit. Rechnungen zur aktiven Steuerung der Blattbewegungen zeigen abschließend, daß schon mit verhältnismäßig einfachen Regelungskonzepten eine deutliche Verbesserung in den Stabilitäts- und Antworteigenschaften erzielt werden kann.


    Zugriff

    Download


    Exportieren, teilen und zitieren



    Einführung in nichtlineare Stabilitätsuntersuchungen

    Knothe, Klaus / Stichel, Sebastian | Springer Verlag | 2021


    Stabilitätsuntersuchungen an Getrieben mit konstanter Antriebsdrehzahl

    Meyer zur Capellen, Walther / Krumm, Herbert | TIBKAT | 1970



    Stabilitätsuntersuchungen im 132-kV-Netz der SBB

    Aeberhard, Martin | IuD Bahn | 2009


    Stabilitätsuntersuchungen im 132-kV-Netz der SBB

    Aeberhard, Martin / Duron, Joseph / Lörtscher, Manfred et al. | Tema Archiv | 2009