Der Einsatz von aktiven Rotorblättern bietet das Potenzial, die Schallemissionen und Vibrationen von Hubschraubern zu senken. Dadurch lässt sich der Passagierkomfort steigern, die Belastung der Hubschrauberstruktur senken und die Umweltbeeinflussung durch Schall reduzieren. Allerdings sind bei der Auslegung solcher Systeme eine Vielzahl an Randbedingungen zu berücksichtigen und ihr komplexer Aufbau bietet eine Fülle anzupassender Struktureigenschaften. Bei derart vielschichtigen Entwurfsaufgaben sollte der Ingenieur durch numerische Verfahren unterstützt werden. Eine solche Methodik wird in der vorliegenden Arbeit vorgestellt. Mit ihr lassen sich aktive Hubschrauberrotorblätter numerisch auslegen, wodurch der Entwicklungsprozess effizienter gestaltet werden kann. Die Methodik spaltet sich in zwei grundlegende Bestandteile auf. Während das numerische Optimierungsverfahren die Strukturen gezielt weiterentwickelt, berechnet das parametrisierte Bewertungsmodell die Entscheidungsgrundlage für die Optimierung, indem es das Strukturverhalten der verschiedenen Varianten ermittelt. Um für diesen Ansatz das am besten geeignete Optimierungsverfahren mit dem aussichtsreichsten Strukturkonzept für aktive Rotorblätter zu kombinieren, wird zu Beginn der Arbeit der aktuelle Stand der Technik beleuchtet. Nachfolgend werden weitere wesentliche Grundlagen der Entwurfsmethodik vorgestellt. Dabei werden zunächst die aerodynamischen Phänomene am Hubschrauberrotorblatt erläutert, welche mittels der aktiven Rotorblätter beeinflusst werden sollen. Weiterhin wird auf die Blattbewegungen Schlagen und Schwenken eingegangen, um die darausfolgenden Randbedingungen für die Strukturauslegung abzuleiten. Es wird deutlich, dass für die Auslegung einer Struktur mit dieser Vielzahl an Entwurfsgrößen der Einsatz numerischer Entwurfsverfahren sinnvoll ist. Vor allem vor dem Hintergrund, dass neben der strukturmechanischen Auslegung auch die aerodynamische Wirksamkeit der Struktur berücksichtigt werden muss. Der in dieser Arbeit umgesetzte Optimierungsansatz basiert auf den Evolutionären Algorithmen. Diese Gruppe von Algorithmen bietet ein robustes und effizientes Optimierungsverhalten für die vorliegende Kombination aus diskreten und kontinuierlichen Entwurfsgrößen. Der Grundansatz des parallelen Einsatzes von Genetischen Algorithmen, Evolutionsstrategien und der Differentiellen Evolution ist [89] entnommen und für die Mehrzieloptimierung erweitert worden. Darüber hinaus wurden weitere Veränderungen vorgenommen, um den Ansatz an die Entwurfsaufgabe anzupassen.


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    Titel :

    Ein Beitrag zur numerischen Strukturauslegung aktiver Rotorblätter unter Berücksichtigung der Wechselwirkung von Strömung und Struktur


    Beteiligte:
    Seeger, Jörg (Autor:in)

    Erscheinungsdatum :

    2012


    Format / Umfang :

    148 Seiten, Bilder, Tabellen, 116 Quellen



    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch