Das Vorhaben war Teil des Verbundprojektes 'Lagerloses aktives Rotorsystem (LARS)'. Dieses Verbundvorhaben hatte eine drastische Reduktion des Außenlärms sowie eine deutliche Verbesserung des Reisekomforts durch die Abminderung der Kabinenvibrationen für das Verkehrsmittel Hubschrauber zum Ziel. Beides sollte mit Hilfe einer aktiven Rotorblattsteuerung verwirklicht werden. In einem ersten Schritt wurde dabei eine diskrete Hinterkantenklappe realisiert. Weitere signifikante Verbesserungen sollten durch eine im Bereich der Blatthinterkante verteilte piezokeramischen Aktuatorik erreicht werden, die im zweiten Entwicklungsschritt die Hinterkantenklappe ersetzt. Zur konstruktiven Umsetzung haben sich piezokeramische Faserschichten angeboten, die direkt in die Faserverbundstruktur des Blattes integriert werden können. Zu Beginn des Teilprojektes wurde ein Grundkonzept für das aktive Rotorblatt erarbeitet. Dabei wird der Schaumkern des starren Rotorblatts durch eine aktive Fachwerkstruktur ersetzt. Diese kann sowohl aus mit Piezokeramik belegten aktiven Elementen als auch aus passiven Streben aufgebaut werden. Als zusätzliches aktives Element kann ein aus piezokeramischen Schichten aufgebautes bimorphes Biegeelement an der Blatthinterkante angeordnet werden. Um eine optimale Wirkung der aktiven Elemente zu erzielen, lassen sich in Bereiche der Blatthaut auf der Ober- und Unterseite flexible Gummimembranen integrieren. Als Optimierungsziele wurden die Rotorblattverwölbung und die Strukturmasse definiert, wobei die Verwölbung so groß, die Masse des Profils hingegen so klein wie möglich werden soll. Die Blattverwölbung hat im Vergleich der beiden Entwurfsziele die höhere Gewichtung. Einzuhaltende Restriktionen sind die Materialfestigkeit der Basisstruktur und der piezokeramischen Fasern, die Steifigkeit des Rotorblattes und die Erhaltung der Schwerpunktlage. Der Optimierung wird ein Entwurfsraum mit kombinierten diskreten und kontinuierlichen Variablen zu Grunde gelegt, wobei die Anzahl und Art der Fachwerkelemente diskret und deren Positionen kontinuierlich veränderbar sind. Außerdem wird eine diskrete Laminatoptimierung eingebunden, bei der aus praxisrelevanten Gründen sowohl die Anzahl der Schichten als auch deren Orientierungen nur diskret einstellbar sind. Im Verlauf des Vorhabens konnten evolutionäre Optimierungsstrategien identifiziert werden, welche sich besonders für die Strukturoptimierung adaptiver Faserverbundstrukturen eignen. Diese wurden an die besondere Datenstruktur dieser Art von Problemstellung angepasst und in das Optimierungsprogramm GEOpS, integriert. Damit steht ein Werkzeug zu Verfügung, welches auch weiterführende bzw. ähnliche Problemstellungen der Strukturoptimierung zuverlässig bearbeiten kann.


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    Titel :

    LARS - Optimierung von aktiven Rotorblättern mit verteilter Aktuatorik, Teilbericht zum Forschungsvorhaben LARS Lagerloses aktives Rotorsystem, Bericht : ILR-LFT /CR07-01, Berichtszeitraum: 01.01.2004 bis 31.12.2006


    Beteiligte:
    Seeger, J. (Autor:in) / Wolk, K. (Autor:in)


    Erscheinungsdatum :

    2007


    Format / Umfang :

    47 Seiten, 34 Bilder, 11 Tabellen, 51 Quellen


    Medientyp :

    Report


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch