Auf dem Weg zu Intelligenten Systemen in Rotorblättern
Von allen aktiven Rotorsystemen, die sich derzeit in der Entwicklung befinden, wurde das aktive Gurney-Flap (AGF) vom Teilprogramm Green Rotorcraft der Gemeinsamen Technologieinitiative Clean Sky ausgewählt. Das AGF-System senkt das Verhältnis der Flügelspitzengeschwindigkeit der Blätter, was zu weniger Lärm und Vibration führt und einen hocheffizienten Betrieb ermöglicht. Die Validierung von innovativen AGF-Systemen erfordert die Herstellung und Prüfung von kleinskaligen Modell-Rotorblättern in Windkanaltests, bevor sie in Originalgröße umgesetzt werden. Das Projekt ACCUBLADE(öffnet in neuem Fenster) (Low cost design approach through simulations and manufacture of new mould concepts for very high tolerance composite components) vereinfachte die Validierung von Technologie in Windkanälen, indem es Formen für die Herstellung von Modell-Rotorblättern mit AGF-Systemen konstruierte. Eine effiziente Integration von AGF-Systemen in kleinskalige Modellblätter mit neuster Prepreg-Technologie ist schwer zu erreichen. ACCUBLADE entwickelte ein effizientes Verfahren für das Entwerfen von Formen auf Basis von Prozesssimulationen, wodurch die Notwendigkeit für teure und zeitaufwändige experimentelle Trial-and-Error-Verfahren beseitigt wird. Die Forscher entwickelten neue Thermal- und Imprägnierungsmodelle und verwendeten sie für die Analyse und Optimierung von kritischen Prozessbezogenen Punkten. Dazu gehörten Formverzerrungen durch die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Materialien, Temperaturgradienten oder mögliche Harzflussfehler. Ergebnisse von Laboruntersuchungen an Verbundmaterialien dienten als Eingangsdaten für die Modellierung der wichtigsten Störungsursachen, einschließlich Verzerrung und Spring-in-Phänomene. Simulationen führten zu einer optimierten Formgestaltung für eine präzise Verarbeitung der Modell-Rotorblätter. Daraufhin stellten die Forscher sehr präzise Formen her und polierten die Oberfläche, die dann glatt poliert wurde. Mit dieser Technologie können netzförmige Motorblätter erzeugt werden, entweder durch herkömmliches Formen von Prepregs oder durch ein anderes Formverfahren, das Prepreg-Verarbeitung und Gussformen kombiniert. Sensoren in den Formen ermöglichten eine effiziente Überwachung der Prozessparameter. Die Ergebnisse der Kontrolltests der ersten Modellblätter waren vielversprechend. ACCUBLADE entwickelte eine umweltfreundliche Methode für den Werkzeugbau, mit der Materialverschwendung und Energieverbrauch reduziert und gleichzeitig eine schnellere Umsetzung von innovativen AGF-Systemen in Motorblättern ermöglicht werden können.
Schlüsselbegriffe
Rotorblätter, aktive Systeme, Gießen, aktives Gurney-Flap, ACCUBLADE
