Der Hubschrauber ist zweifellos das vielseitigste Fluggerät, das bisher erfunden wurde. Dennoch ist die Hubschraubertechnik weiter verbesserungswürdig. Vor allem das hohe Vibrationsniveau, die hohe Lärmentwicklung im Sinkflug sowie der Leistungsbedarf im Schnellflug und der eingeschränkte Flugbereich machen neue technische Lösungen notwendig, die den Aufgabenbereich des Hubschraubers erweitern sollen. Ein viel versprechender Ansatz hierfür ist die so genannte Einzelblattsteuerung (IBC). Dabei werden der primären Rotorsteuerung höherharmonische und/oder individuelle Signale überlagert, womit der Einstellwinkelverlauf der Rotorblätter verändert wird. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird der Einfluss der Einzelblattsteuerung auf den Leistungsbedarf des Hubschraubers und der Nutzen eines Leistungsaustausches untersucht. Zur phänomenologischen Untersuchung der Wirksamkeit der individuellen Steuerung werden Simulationsrechungen mit dem leistungsfähigen CAMRAD/JA-Modell durchgeführt. Eine wichtige Voraussetzung zur Absicherung der theoretisch gewonnenen Ergebnisse und Aussagen ist die Überprüfung der Erkenntnisse mit Versuchsdaten. Dazu werden die Windkanalversuche, die 1993/94 mit einem mit IBC ausgerüsteten Bo105-Rotor im NASA-Ames Windkanal durchgeführt wurden, ausgewertet und die Ergebnisse von Messung und Rechnung gegenübergestellt. Nach der damit verbundenen Klärung der Güte des verwendeten Bo105-Datensatzes schließen sich weiterführende Überlegungen zur IBC-bedingten Leistungsbedarfsreduzierung an. Mit den durchgeführten Trimmrechnungen kann eine wichtige Zielsetzung von IBC, die Reduzierung des Rotorleistungsbedarfs nicht nur bei hohen Schüben und Fluggeschwindigkeiten nachgewiesen werden. Des Weiteren zeigt sich, dass durch die Einsteuerung leistungsoptimaler IBC-Parameter vor allem die Profilleistung verringert wird, indem der vordere und hintere Bereich des Rotors entlastet und im Gegenzug die Bereiche des vorlaufenden und rücklaufenden Rotorblattes belastet werden. Neben diesen Untersuchungen stellt die Umsetzung der IBC-bedingten Leistungsbedarfsreduzierung in eine höhere Fluggeschwindigkeit, in eine Steiggeschwindigkeit, in eine größere Nutzlast oder eine Steigerung der Vortriebskraft, so dass das Leistungsbedarfsniveau ohne IBC wieder erreicht wird, ein weiteres Ziel dieser Arbeit dar. Dabei zeigt sich, dass nur eine Steigerung der Auftriebskraft (Nutzlast) sinnvoll ist.
Leistungsaspekte der Einzelblattsteuerung bei Hubschraubern
ZLR-Forschungsbericht ; 1 ; 1-164
2006
164 Seiten, Bilder, Tabellen, 121 Quellen
Theses
German
Leistungsanalyse , Hubschrauber , Rotor (Drehflügel) , Steuerungs- und Regelungssystem , Schwingungsdämpfung , Schallentwicklung , Schalldämpfung , Flugverhalten , Leistungsbedarf , Simulationsprogramm , numerische Simulation , Windkanalprüfung , Einstellen (Trimmen) , Fluggeschwindigkeit (Luft) , Steiggeschwindigkeit , Nutzlast
Leistungsaspekte der Einzelblattsteuerung bei Hubschraubern
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|Flugforschung an Hubschraubern
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|Verbundwerkstoffe in Hubschraubern
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