Ein Plan für die Widerstandsreduzierung bei Hubschraubern
Die Rotornabe ist eine der Hauptursachen für den Luftwiderstand eines Hubschraubers und beeinflusst Reichweite, Leistung und Kraftstoffverbrauch. Etwa ein Drittel des Gesamtwiderstands wird der Rotornabe zugeschrieben. Seine Position in der beschleunigten Luftströmung oben und seine Nähe zum Rumpf sind nur einige der Faktoren, die den Luftwiderstand der Nabe erhöhen. Das EU-geförderte Projekt CARD (Contribution to analysis of rotor hub drag reduction) widmete sich der Reduktion dieses Luftwiderstandes auf der Basis von sowohl theoretischen als auch experimentellen Untersuchungen von verkleinerten Modellen. Das eigentliche Ziel war es, die Wirksamkeit der Formoptimierung sowie Techniken für die Grenzschichtsteuerung zu bewerten. Die Bemühungen des Projekts umfassten die Anwendung von Computational Fluid Dynamics (CFD). Die CFD-Simulationen wurden durch Tests im Windkanal an einem verkleinerten Modell eines Fünf-Blatt-Hubschraubers ergänzt. Das Modell wurde entworfen und hergestellt, um den Einfluss der Verkleidungsgeometrie von Nabe und Blattmanschette sowie der Form der Rotorkappe auf aerodynamischen Belastungen zu prüfen. Drei verschiedene Rotorkappen, zwei Nabenverkleidungen und drei alternative Verkleidungen für die Blattmanschette wurden produziert, um Vergleiche zwischen den entsprechenden Luftwiderstandseigenschaften anzustellen. Das Testprogramm umfasste die Messung der Belastungen des Gesamtmodells und des Rotorkopfs. Mithilfe von mit PIV wurden die Geschwindigkeitsvektoren für unterschiedliche Steigungs- und Seitenschlupfwinkel gemessen. Mit Flussfeldstudien konnten die CARD-Forscher eine physikalische Interpretation der Ergebnisse und allgemein verwendbare Informationen ableiten. Diese Informationen werden bei der Gestaltung von zukünftigen Hubschraubern mit verbesserter Aerodynamik verwendet werden, um so den Kraftstoffverbrauch und der erzeugten Lärm zu reduzieren. Darüber hinaus wird dies zu besseren Lebensbedingungen in der Europäischen Gemeinschaft führen.
Schlüsselbegriffe
Hubschrauber, Widerstandsreduzierung, Flugverkehr, aerodynamisch, Rotornabe, Kraftstoffverbrauch
