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Unsteady flow through helicopter rotors

Authors: Holt Ashley; Eugene Brunelle; Herbert H. Moser;

Unsteady flow through helicopter rotors

Abstract

Es wird ein Beitrag geliefert zur Stutzung der schon fruher geausserten Uberzeugung, dass nichtstationare Stromungsanteile das Schwingungsverhalten und die aeroelastische Stabilitat von Helikopter-Drehflugeln wesentlich beeinflussen konnen. Die Untersuchung betont besonders den Dampfungsverlust, welcher sich aus den entlang der Spannweite eines schwebenden Drehflugels schraubenformig abgehenden Wirbeln ergibt. Gemass dem Bedurfnis fur verbesserte Mittel zur Behandlung nichtstationarer aerodynamischer Vorgange werden zwei neue theoretische Entwicklungen beschrieben und zum Berechnen von Luftkraften auf typische schwingende Drehflugel angewendet. Die erste dieser Arbeiten erfasst auf zweidimensionaler Basis das Vorhandensein einer Bodenebene. Es wird angenommen, dass die Wirbel im Abwinde des schwebenden Drehflugels durch die Bodenebene nicht zuruckgeworfen, sondern schnell zerstreut werden. Als Resultat zeigt sich, dass die einer spezifischen Schwingungsform entsprechende aerodynamische Dampfung durch den Einfluss des Bodens, der praktisch etwa zwei Drehflugel-Durchmesser hinaufreicht, im allgemeinen vergrossert wird. Die zweite der vorgelegten Theorien betrifft die dreidimensionale Stromung uber ein schwingendes Flugelblatt, welches als tragende Linie und unter Vernachlassigung der Krummung seines Abwindes untersucht wird. Numerische Rechnungen sind ziemlich muhsam, aber mittels Rechenmaschinen ohne weiteres durchfuhrbar. In einem herausgegriffenen typischen Beispiele zeigte sich, dass die Luftkrafte bedeutend kleiner sind als die von der Streifentheorie angezeigten, dass aber die Phasendifferenz zwischen Anstellwinkel und Luftkraften fast unverandert bleibt.

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