Neue Windkanaltests an Drehflüglerteilen
Angesichts des kontinuierlich wachsenden Anteils von Hubschraubern am Luftverkehr erfährt deren Luftwiderstand immer mehr Aufmerksamkeit. GRC2 ist Teil der Initiative Clean Sky und befasst sich neben anderen Forschungsbereichen mit der Reduzierung des Strömungswiderstandes von Hubschrauberzelle und nichttragenden rotierenden Teilen. Die Optimierung des Designs dieser Teile ist ein wesentlicher Schritt in Richtung effizienter und emissionsarmer Hubschrauber. Die Wissenschaftler des Projekts ROD(öffnet in neuem Fenster) (Rotorcraft drag reduction) schufen das Hubschraubermodell, das für Windkanaltests verwendet wurde, sowohl im originaler als auch in optimierter Konfiguration. Obwohl einige Teile von GRC2 geliefert wurden, benötigte das Modell eine völlig neue interne Struktur. Dazu gehörte auch das Antriebssystem für die Rotornabe mit der Taumelscheibe für die Blatteinstellwinkelregelung. Das Modell kann auf dem Nylon des Windkanals auf dem Kopf oder in einer aufrechten Position installiert werden. Die erstere Position ermöglicht es, die Wirkung von Strukturen zu studieren, die an der unteren Fläche des Rumpfs liegen, etwa die Wirbelgeneratoren. In aufrechter Position kann die Hubschrauberleistung einschließlich der Rotornate beurteilt werden. Mehrere Konfigurationen mit unterschiedlichem Anstellwinkel und Naben wurden getestet, um die aerodynamische Leistung der Hubschrauberkomponenten zu bewerten. Darüber hinaus wurden mithilfe eines eigens entworfenen Set-ups mehrere Stereo Particle Image Velocimetry (PIV)-Messungen sowie statische Druckmessungen in den Regionen direkt hinter der hinteren Rampe und kurz vor der Finne durchgeführt. Druckmessungen an stationären und instationären Strömen am hinteren Rampenbereich erwiesen sich als nützlich für die physikalische Interpretation der Funktionsfähigkeit des Wirbelgenerator-Arrays. Die Ergebnisse aus den statischen Druckmessungen bestätigten, dass die Wirbelgeneratoren den Luftwiderstand wie durch die Berechnungen vorhergesagt reduzieren, indem sie das Druckfeld erhöhen und die Saugwirkung, die für den Druckwiderstand verantwortlich ist, begrenzen. Das kleinere gegenläufige Wirbelgenerator-Array brachte die stärkste Verringerung des Strömungswiderstandes. Die Wissenschaftler führten auch PIV-Messungen im Bereich der Finne durch, um mögliche Auswirkungen auf das Wackeln des Hecks durch die verschiedenen optimierten Nabenabdeckungen zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigten, dass diese Nabenabdeckungen die Wirbelschleppen nicht ausreichend ablenken, um die Kollision mit der Finne zu vermeiden. Druckschwankungen um die Flosse herum lieferten interessante Informationen über die Unbeständigkeit des Sogs der Rotornabe für die verschiedenen getesteten Nabenkappen. Der Luftwiderstand ist ein wichtiger Faktor für Reichweite, Leistung und Kraftstoffverbrauch eines Hubschraubers. Windkanaltests von Komponenten vermeiden oder minimieren Zeit, Kosten und Risiko von Testflügen und ermöglichen gleichzeitig ein besseres Design.
