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Comprehensive Aerodynamic-Aeroacoustic Analysis of a Trimmed Compound Helicopter

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Rendimiento mejorado en helicópteros de nueva generación

Una iniciativa financiada con fondos europeos desarrolló una tecnología de simulación por ordenador exhaustiva con la que identificar cuanto antes posibles problemas en el desarrollo de un nuevo tipo de configuración de giroaviones.

Transporte y movilidad

En ocasiones, pueden surgir desafíos importantes en el desarrollo de nuevos helicópteros durante el vuelo de prueba inicial o la campaña de prueba posterior. En función de la gravedad del problema, pueden ser necesarios rediseños menores o incluso sustanciales para garantizar una configuración segura, económica, rápida y silenciosa. Esto puede resultar en retrasos caros, especialmente cuando ocurren al final del proceso de desarrollo. El proyecto financiado con fondos europeos CA3TCH estableció una tecnología de simulación avanzada para predecir el comportamiento aerodinámico y aeroacústico de configuraciones de giroaviones fundamentalmente nuevos, como el Airbus RACER (llamado así por las siglas en inglés de helicóptero rápido y rentable) desarrollado por Airbus Helicopters. «El objetivo fue reproducir la configuración completa de la manera más realista posible en el ordenador en cuanto a la aeromecánica y la aeroacústica», afirma Manuel Kessler, coordinador de CA3TCH y director del grupo de trabajo Helicópteros y Aeroacústica en el Instituto de Aerodinámica y Dinámica de Gases de la Universidad de Stuttgart. El Airbus RACER combina específicamente alta velocidad y despegue y aterrizaje verticales (VTOL, por sus siglas en inglés), lo que le permite operar en áreas remotas y aumentar de manera significativa la velocidad y el alcance de los servicios de emergencia y rescate. «La configuración incluye alas y hélices de apoyo a la propulsión en vez del rotor de cola convencional y se espera que las velocidades de crucero superen los 400 km/h», señala Kessler.

Más rápido y versátil

El Airbus RACER puede alcanzar más velocidad que las configuraciones de los helicópteros clásicos a la vez que mantiene la capacidad de VTOL, al contrario que las aeronaves convencionales. «Así se puede utilizar un helicóptero de este tipo para misiones ampliadas, en las que la alta velocidad es tan importante como la flexibilidad del VTOL sin una infraestructura específica, como operaciones de rescate en áreas remotas. Sin embargo, hay que hacer frente a varios desafíos, aumentar la eficiencia del consumo de combustible y reducir el ruido», explica Kessler. En respuesta a estos desafíos, los investigadores continuaron el desarrollo de la tecnología de simulación de alta definición requerida para respaldar la construcción y el diseño aerodinámico del Airbus RACER. El objetivo era pasar de las estimaciones preliminares al diseño y análisis detallados en diferentes estados de vuelo, hasta el momento del primer vuelo del giroavión. El método desarrollado de «prueba de vuelo digital» permite el estudio pormenorizado del rendimiento del giroavión mucho antes de que crear la primera máquina. «Participamos en la simulación aerodinámica y aeroacústica de la totalidad del sistema—destaca Kessler—. Nuestro objetivo inicial era la estabilidad mecánica durante el vuelo y la interferencia aerodinámica del rotor y el ala. Se consideraron diferentes condiciones de vuelo, incluidos vuelos cruzados y hacia atrás, debido a la amplia gama de aplicaciones que se esperaban del Airbus RACER. Luego, los análisis posteriores se centraron en una operación más eficiente a altas velocidades y la evaluación acústica».

Más seguro y rentable

La simulación de dinámica de fluidos computacional de alta fidelidad de la configuración completa con todos los componentes proporcionó datos precisos y fiables y tuvo en cuenta el acoplamiento fluido de la estructura a los álabes elásticos de la hélice, reducidos mecánicamente en vuelo estacionario. «Este método ayudó a identificar puntos críticos en una fase temprana y así reducir considerablemente el riesgo antes del primer vuelo, lo que reduce en última instancia los tiempos de desarrollo y, por supuesto, los costes», concluye Kessler.

Palabras clave

CA3TCH, helicóptero, simulación, RACER, giroavión, aeroacústica, aerodinámica

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