Neue Designs für umweltfreundliche Drehflügler
Die gemeinsame Technologieinitiative (JTI) Clean Sky ist Europas ehrgeizigstes Luftfahrtforschungsprogramm. Dabei ging es um die schnelle Entwicklung von umfassenden Demonstratoren der vielversprechendsten Konzepte für einen umweltfreundlichen Luftverkehr. Das EU-finanzierte Projekt "Aerodynamic design optimisation of a helicopter fuselage including a rotating rotor head" (ADHERO) leistete einen wichtigen Beitrag zum Teilprogramm des Green Rotorcraft Consortium. Das Gesamtziel von ADHERO bestand in der Reduzierung von Störeinflüssen (vor allem durch Oberflächenreibung, Rauheit und Druckwiderstand) bei zweimotorigen leichten Mehrzweckhubschraubern. Zweimotorige Leichthubschrauber spielen eine wichtige Rolle bei Such- und Rettungseinsätzen, der Strafverfolgung und für den Personentransport zu Offshore-Plattformen. Wissenschaftler zielten auf schnelle Flugbedingungen und die Beseitigung des erhöhten Abtriebs am Rumpf, der für einen Drehflügler im Reiseflug typisch ist. Dabei sollte der Luftwiderstand von Landekufen, Rotorkopf und Rumpf reduziert werden. Die Forscher schufen ein völlig neues Windkanalmodell mit Modularität, um den Austausch von Komponenten und Modifikationen für Widerstandsreduzierung basierend auf Testergebnissen zu erleichtern. Das neue Modell verwendet einen horizontalen Stachel durch einen Teil des Heckauslegers mit dem Rumpf verbunden ist und somit die Interaktion mit Strömungsfeldern reduziert. Windkanaltests und numerische Simulationen der Basiskonfiguration lieferten den Wissenschaftlern wertvolle Daten, um eine detaillierte Studie der beiden globalen und lokalen Strömungsparameter durchzuführen. Die Ergebnisse zeigten, dass der größte Teil der Störeinflüsse an den Landekufen vom Interferenzwiderstand am hinteren Rumpf stammten. Außerdem identifizierten sie ein Mittel, um einen Anstieg des Abtriebs zu beschränken, wie etwa eine Nabenkappe, die einen Auftrieb schafft. Das Team untersuchte und testete verschiedene Designs für Nabenkappen und modifizierte Varianten von Mastverkleidungen, um den Luftwiderstand weiter zu reduzieren. Simulationen ermöglichten den Forschern, die Kenntnisse zu den Quellen von Wirbelschleppen zu verbessern, da die Mastverkleidung gegenläufige Wirbel erzeugt und das Potenzial birgt, Rüttelschwingungen am Heck zu mildern. Zwei verschiedene Kombinationen von passiven Strömungsregelgeräten sind äußerst viel versprechend für die Verringerung des Luftwiderstands des Rückkörpers. ADHERO verbreitete seine Ergebnisse durch Vorträge, Workshops, Konferenzen und Publikationen in Fachzeitschriften. Da die technologische Einsatzfähigkeit mit sechs eingestuft wird, also eine Stufe vor Produktionseinstieg, könnten die Konzepte innerhalb wenigen Jahren auf den Markt gebracht werden.
Schlüsselbegriffe
Drehflügler, aerodynamische Designs, Hubschrauberrumpf, rotierender Rotorkopf, Störeinflüsse
