25.07.2017
FLUG REVUE

Aktive RotorsteuerungWeniger Fluglärm durch Hubschrauber

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) konnte beim Test einer aktiven Rotorsteuerung an einem modernen Fünfblattrotor im Windkanal nach eigenen Angaben rund 30 Prozent weniger Lärm messen.

DLR aktive Rotorsteuerung

An einem Modell mit modernem Fünfblattrotor und aktiver Rotorsteuerung führte das DLR Lärm- und Vibrationsmessungen im Windkanal durch. Foto und Copyright: DLR  

 

Im Rahmen des Forschungsprojekt SKAT (Skalierbarkeit und Risikominimierung von Technologie bei innovativem Design) untersucht das DLR gemeinsam mit Airbus Helicopters Deutschland eine aktive Rotorsteuerung an einem modernen Fünfblattrotor im Windkanal.

Durch die individuelle Ansteuerung der Blätter verringerte sich der im Landeanflug zum Boden hin abgestrahlte Rotorlärm um bis zu 3 Dezibel. Das entspricht einer Lärmreduktion von ungefähr 30 Prozent. Im Hochgeschwindigkeitsflug mit mehr als 270 km/h verringerte sich die benötigte Leistung für den Hauptrotor, nach Angaben des DLR, um mehr als fünf Prozent. Bei einem realen Hubschrauber ist dies gleichbedeutend mit einer Reduktion des Kraftstoffverbrauchs. Des Weiteren gab das DLR an, dass auch unangenehme Vibrationen, welche durch den Rotor verursacht werden, mit Hilfe eines neuen, adaptiven Regelungssystems um mehr als 80 Prozent reduziert werden konnten.

DLR aktive Rotorsteuerung Aufbau

Durch den Einsatz der Mehrfachtaumelscheibe META konnten rund 30 Prozent weniger Lärm und 80 Prozent weniger Vibrationen gemessen werden. Foto und Copyright: DLR  

 

Die einzelne Ansteuerung der Rotorblätter erfolgte durch den Einsatz der Mehrfachtaumelscheibe META. Dabei handelt es sich um eine vom DLR entwickelte und patentierte Mehrfachtaumelscheibe, die es ermöglicht die Einstellwinkel der Rotorblätter während des Rotorumlaufs mehrmals zu verstellen und somit aktiv auf die Lärm- und Vibrationsentwicklung am Hubschrauber einzuwirken. SKAT-Projektleiter Philip Küfmann vom DLR-Institut für Flugsystemtechnik die Funktionsweise erklärte: „Die META besteht aus zwei miteinander kombinierten Taumelscheiben, die uns ermöglichen die Rotorblätter individuell anzusteuern. Die Herausforderung bei einem Fünfblattrotor besteht darin, dass die Rotorblätter asymmetrisch auf die beiden Taumelscheiben aufgeteilt sind, was die dynamische Ansteuerung des gesamten Systems verkompliziert.“

META wurde bereits erfolgreich an einem Vierblattrotor erprobt. Für das Fünfblattsystem war die Entwicklung eines Fünfblatt-Rotorkopfes und neuer Steueralgorithmen notwendig.

Bei den Untersuchungen im Niedergeschwindigkeitswindkanal der Deutsch-Niederländischen Windkanäle (DNW) wurde für die Lärmmessungen über 150 Einzelmikrofonen eingesetzt. Darüber hinaus wurden mit bis zu acht Hochgeschwindigkeitskameras zuvor angebrachte Marker auf den einzelnen Rotorblättern im Raum vermessen, um so Rückschlüsse auf die Bewegungen und Verformungen der einzelnen Rotorblätter im Betrieb ziehen zu können.

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Zimmermann



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