Nowe badanie aktywnego sterowania przepływem w śmigłowcach
Zastosowanie aktywnych elementów na powierzchni łopaty zwiększa osiągi wirnika, a także ogranicza opór aerodynamiczny, zużycie paliwa i emisje. W ramach finansowanego ze środków UE projektu IMESCON (Innovative methods of separated flow control in aeronautics), łączącego różne dziedziny, takie jak dynamika płynów, systemy mikroelektromechaniczne (MEMS) i materiały kompozytowe, 8 początkujących i 13 doświadczonych naukowców miało możliwość wymiany wiedzy na temat metody sterowania przepływem rozdzielonym w śmigłowcach. Uczestnicy projektu wykorzystali symulacje numeryczne i testy doświadczalne do zbadania turbulizatorów na bazie siłownika MEMS składającego się z membrany piezoelektrycznej i listew Gurneya. Wyniki badania potwierdziły potencjał turbulizatorów w zakresie ograniczania separacji przepływu, a tym samym zmniejszania oporu i zwiększania siły nośnej. Zaawansowane symulacje wykazały, że te małe urządzenia zwiększają ciąg przy minimalnym zwiększeniu poboru mocy w przypadku zawisu i lotu do przodu. Zespół zbadał też potencjał innego urządzenia do sterowania przepływem — listwy Gurneya — aby zmniejszyć przeciągnięcie podczas lotu. Wyniki wskazują, że sprawność zawisu ulega nieznacznej poprawie przy zwiększonym ciągu wirnika. Uczestnicy projektu IMESCON opracowali ostatecznie makietę systemu aktywnego sterowania przepływem, łącząc wyniki badań dotyczących przepływu, struktury, sterowania i siłowników w jednym sprawnym układzie. Łopatę wirnika wyposażono w aktywną listwę Gurneya, napędzaną siłownikami piezoelektrycznymi. W ramach projektu IMESCON zbadano też technologie aktywnego sterowania przepływem i opracowano zaawansowany wielofizyczny kod symulacyjny przeznaczony dla konstruktorów łopat wirników. W przypadku helikopterów technologie te pozwolą zmniejszyć zużycie paliwa, poziom emisji i hałas wytwarzany podczas lotu, a w przypadku turbin wiatrowych zwiększą sprawność wytwarzania energii.
Słowa kluczowe
Aktywne sterowanie przepływem, śmigłowce, łopata śmigłowca, IMESCON, turbulizatory, listwa Gurneya
