Mehr Auftrieb mit Gurney-Klappen an Hubschrauber-Rotorblättern
Gurney-Flaps sind bereits an einer Vielzahl von aerodynamischen Profilen umgesetzt worden. So etwa an Tragflächen von Flugzeugen, Rotorblättern von Hubschraubern, Luftturbinen und an Rennwagen. Active Gurney Flaps sind ein Schlüsselziel des EU-Luftfahrtforschungsprogramms Clean Sky. Mit Hilfe einer zusätzlichen aktiven Komponente kann eine bessere Anpassung an sich verändernde Bedingungen erfolgen und wird ein System erschaffen, das sein passives Gegenstück um einiges übertrifft. Hier könnte eine entscheidende Schwingungsdämpfung bei geringerem Gewicht als bei heute üblichen Lösungen in einem System bereitgestellt werden, das Schwingungen direkt an ihrer Quelle, den Rotorblättern, angeht. Forscher initiierten das EU-finanzierte Projekt PT656 (Gurney flap actuator and mechanism for a full scale helicopter rotor blade), um die Ressourcen eines Hubschrauberhauptrotorblatts zu bewerten, das über eine AGF verfügt. Die AGF-Anordnung umfasste einen Aktor und einen flexiblen Körper, der sich in Reaktion auf die Bewegung des Aktors biegt. In der Testkampagne untersuchte man die Leistung des in einer feststehenden Position gehaltenen Rotorblatts. Die Leistung bewertete man unter verschiedenen Betriebslasten anhand von Belastungsanalysen, während man durch thermische Analysen die Wärmeübertragung vom Motor und von den beweglichen Teilen des Aktors zum Rotorblatt untersuchte. Die AGF-Klappe wurde auf einem Festkörpergelenk montiert, was Hysterese und Verschleiß durch Reibung reduzierte. Der Aktor war ausreichend geschmiert, so dass lasttragende Bauteile die richtige Menge an Schmierfett für einen störungsfreien Betrieb aufweisen. Zudem wurde er derart ausgelegt, dass die Zentrifugalkräfte ausbalanciert werden und somit keine externe Steuerung erforderlich ist. Der bürstenlose Motor weist eine hohe Beschleunigung bei minimalem Leistungsverbrauch für den Betrieb in einem großen Bandbreitenbereich auf. AGF könnte der Schlüssel zur Steigerung der Leistungsfähigkeit von Hubschrauberrotorblättern sein. Zu den Vorteilen zählen mehr Auftriebskraft, geringerer Treibstoffverbrauch und weniger Emissionen. Die Umsetzung bei Drehflüglern wird einen Hauptbeitrag zum Clean-Sky-Programm der EU darstellen sowie die Auswirkungen des Flugverkehrs auf die Umwelt reduzieren.
Schlüsselbegriffe
Helikopter, Hubschrauber, Rotorblätter, aktive Gurney-Klappe, Active Gurney Flap, AGF, Clean Sky, Aktor
