Ein neuer Kipprotor, der ganz anders ist als die alten
Der Neue Typ von Luftfahrzeug mit dem Kürzel ERICA (Enhanced Rotorcraft Innovative Concept Achievement) präsentiert sich als Alternative zu Hubschraubern und vereint vertikales Starten und Landen mit hohen Fluggeschwindigkeiten. Die Doppelfunktion der Blätter - als Hubschrauberrotor für das Schweben und als Propeller für den Vorwärtsflug - führt zu einem Kompromiss bei mehreren Aspekten des Kipprotor-Designs. Insbesondere die Aerodynamik kann bei der ERICA-Kipprotor-Konfiguration sehr wichtig sein und muss umfassend erforscht werden, um sowohl die Performance als auch die Sicherheit zu verbessern. EU-finanzierte Forscher verwendeten neuste CFD-Modelle (Computational Fluid Dynamics), um die Rumpfgeometrie zu studieren, und validierten die Ergebnisse anhand von Windkanaldaten. Das Projekt CODE-TILT (Contribution to design optimization of tiltrotor components for drag reduction) befasste sich mit der Optimierung der Gesamteffizienz von Kipprotorflugzeugen durch eine Verringerung des Luftwiderstands an. Das Ziel bestand aus zwei Etappen: die optimalen Geometrien zu identifizieren, die die aerodynamische Effizienz der einzelnen Komponenten maximieren, und die gesamte aerodynamische Effizienz des Flugzeugs zu bewerten. Zu diesem Zweck führten die Forscher Simulationen für verschiedene Flugbedingungen an einem skalierten und einem Modell in vollem Maßstab des ERICA-Rumpfs ohne Rotor durch. Zuverlässige CFD-Modelle wurden mithilfe einer erweiterten Empfindlichkeitsstudie erstellt. Für die Modellvalidierung wurden experimentelle Daten aus Windkanaltests des NICETRIP-Projekts (Novel Innovative Competitive Effective Tilt Rotor Integraler) verwendet. Als nächstes wurden Optimierungsalgorithmen mit CFD-Strömungslösern gekoppelt, um die aerodynamische Effizienz von kritischen Komponenten des Kipprotorrumpfs über einen optimalen Formentwurf zu verbessern. Insbesondere implementierten die Forscher eine automatische Optimierungskette und wandten sie auf den Flügel-Rumpf-Übergang an. Die Anwendbarkeit der neuen Konzepte zur Widerstandsreduzierung, die sich von der Formoptimierung unterschieden, wurde beurteilt. Das gleiche numerische Modell, das für die Optimierung des Flügel-Rumpf-Übergangs verwendet wurde, kam auch für Rumpfnase und Fahrwerk zum Einsatz. Die Forscher untersuchten eingehend Einschränkungen für die Pilotensicht, die für Veränderungen an der Nasenform berücksichtigt werden müssen, sowie aerodynamische Momente der gesamten Tail-off-Konfiguration. Die Teammitglieder suchten auch nach einer optimalen Konfiguration für das Leitwerk, einschließlich Lamelle und Höhenleitwerk. Hauptziel war es, den Luftwiderstand des Flugzeugs zu minimieren, ohne dabei weniger Auftrieb zu haben. Sowohl Leitwerkwiderstand als auch Auftriebskräfte wurden geprüft, bevor die Auswirkungen der Formoptimierung auf die gesamte aerodynamische Leistung des Flugzeugs bewertet wurden. CODE-TILT führte zu optimierten Geometrien für mehrere Kipprotorkomponenten, die eine Gesamtreduktion des Luftwiderstands von bis zu 8% versprechen. Die neuen Komponenten, hergestellt nach den neuen Designs, werden entweder in einem Windkanal oder im Flug im Rahmen des Green Rotorcraft Integrated Technology Demonstrator getestet.
Schlüsselbegriffe
Kipprotor, aerodynamisch, Drehflügler, Windkanal, CODE-TILT, Widerstandsreduzierung
