O krok bliżej czystego, zielonego i szybkiego wiropłatu
W przypadku typowych zadań wiropłatów, takich jak konieczność udzielenia pomocy medycznej oraz akcje poszukiwawczo-ratownicze, czas jest czynnikiem krytycznym i potrzeba szybkich działań. Dlatego też celem finansowanego ze środków UE projektu FURADO jest zwiększenie prędkości przelotowych.
Fundamenty dla wiropłatów nowej generacji
Czyste niebo 2, największy jak dotąd europejski program badawczy w dziedzinie aeronautyki, skupia się na tworzeniu kompletnych modeli demonstracyjnych samolotów i łączy technologie w realne, innowacyjne rozwiązania koncepcyjne. Opracowywane są dwa bardzo różne typy wiropłatów, a jeden z nich to RACER (ang. Rapid And Cost-Effective Rotorcraft). Korzysta on z wirnika z dodatkową formą napędu, którą zwykle są dodatkowe silniki o wysokim ciągu lub śmigła. Wprowadzenie na rynek cywilnych wysokoobrotowych wiropłatów łączy się z szeregiem korzyści w porównaniu z wiropłatami o konwencjonalnej budowie. Innowacje przekładają się bezpośrednio na budowanie pozycji lidera europejskiego przemysłu. Projekt FURADO w sposób bezpośredni przyczynił się do rozwoju wersji demonstracyjnej wiropłatu RACER. Projekt demonstracyjny łączy w sobie korzystne cechy stałopłatu i wiropłatu. Umożliwia szybki i sprawny lot w przód oraz wykonywanie krótkich lub pionowych startów i lądowań. Wydajność aerodynamiczna była jednym z głównych wyzwań przy opracowywaniu modelu demonstracyjnego ze względu na dużą prędkość przelotową. Większa wydajność aerodynamiczna oznacza również zmniejszenie zużycia paliwa oraz emisji zanieczyszczeń. Osłonięcie głowicy wirnika owiewką może zapewnić znaczne zmniejszenie oporu aerodynamicznego. „Pełne oprofilowanie wszystkich elementów konstrukcyjnych głowicy wirnika umożliwia wyraźną redukcję oporów”, zauważa Patrick Pölzlbauer, główny naukowiec projektu. „Dzięki wprowadzeniu pełnej, charakteryzującej się zaawansowaną konstrukcją owiewki głowicy wirnika, do opracowania której wykorzystano metody obliczeniowe dynamiki płynów (CFD), projekt FURADO przyczynił się do poprawy osiągów niskoemisyjnych, szybkich i wydajnych śmigłowców”.
Automatyczna optymalizacja aerodynamiki
Partnerzy projektu stworzyli kompleksowe narzędzie optymalizacyjne, które umożliwia w pełni zautomatyzowane tworzenie kształtów aerodynamicznych za pomocą symulacji CFD. Zdefiniowali oni przepływ pracy w celu optymalizacji aerodynamicznej konstrukcji owiewki głowicy wirnika i z powodzeniem zastosowali wyniki prac do opracowania pełnego oprofilowania RACER. Następnie zespół projektu FURADO skoncentrował się na wstępnym opracowaniu potencjalnych konfiguracji pełnej owiewki głowicy wirnika. Skupiono się na wstępnej optymalizacji aerodynamicznej obudowy łopatek, osłony i oprofilowania wsporników maszyn do lotów rejsowych. Kolejna faza obejmowała udoskonalenie i optymalizację aerodynamiczną wyselekcjonowanych pełnych konfiguracji owiewki pod kątem efektu rotacji wirnika. W ramach projektu oceniono również ryzyko aerotermiczne w projektach pełnego oprofilowania głowicy wirnika. W tym celu członkowie zespołu badali zewnętrzny przepływ w śmigłowcu oraz wewnętrzny przepływ przez górny pokład RACER. Nowo opracowaną owiewkę FURADO porównano z obecnymi modelami oprofilowania obudowy łopatek RACER. Na izolowanej głowicy wirnika ze ściętymi łopatami uzyskano redukcję oporu o 5 % i wzrost siły nośnej o 24 %. Na koniec zespół zintegrował opracowane pakiety oprogramowania z przepływem pracy i stworzył obszerną bazę danych do pełnego projektowania i analizy owiewek głowic wirników. „Projekt FURADO rozwinął nowe koncepcje pełnego oprofilowania dla przyszłych projektów śmigłowców, a jego wyniki będą miały wielką wartość dla przemysłu śmigłowców w zakresie wspierania nowych rozwiązań w maszynach bardzo wydajnych pod względem zużycia paliwa, emisji i hałasu”, podsumowuje Pölzlbauer. „Wszystkie działania na rzecz zmniejszenia emisji będą miały znaczący wpływ na rozwój nowych śmigłowców”.
Słowa kluczowe
FURADO, owiewka, wirniki, aerodynamika, śmigłowiec, głowica wirnika, RACER, transport lotniczy
