M. Haimerl, F. Binz, S. Engels, D. Moormann

In diesem Artikel wird eine modifizierte, instationäre Wirbelgittermethode vorgestellt, die mittels Windkanalversuchen validiert wird. Diese Methode wird auf einen hybriden Flugzeugtyp, der aus einer Kombination eines Flächenflugzeugs mit einem Multirotorsystem besteht, angewendet. Dieser Flugzeugtyp wird in drei verschiedenen Flugphasen betrieben: Dem Schwebeflug, dem Schnellflug und der Transition, die den Übergang zwischen Schwebeflug und Schnellflug darstellt. Die Modellierung dieser Flugzeugkonfiguration ist vor allem im Schwebeflug und der Transition interessant, da in diesen Flugphasen viele verschiedene aerodynamische Effekte, wie Propellerinterferenzen, Strömungsablösung, Wirbelinteraktionen und Schlagen der Propellerblätter auftreten. Um die dominanten aerodynamischen Effekte in erster Näherung zu bestimmen, wurde eine modifizierte Wirbelgittermethode entwickelt, die dies mit geringem Rechenaufwand ermöglicht. Die Validierung der Methode erfolgt mit Windkanaltests eines skalierten Modells der betrachteten Flugzeugkonfiguration. Der vorgestellte Modellierungsansatz zeigt eine gute Übereinstimmung mit den Windkanalergebnissen. Es wird erwartet, dass die Methode zur Berechnung der Aerodynamik von ähnlichen Flugzeugkonfigurationen anwendbar ist.

This article presents a modified, unsteady vortex grid method validated by wind tunnel tests. This method is applied to a hybrid aircraft type consisting of a combination of a fixed-wing aircraft and a multirotor system. This aircraft type operates in three different flight phases: hovering, high-speed flight, and transition, which represents the change between hovering and high-speed flight. Modeling this aircraft configuration is particularly interesting during hovering and transition, as these flight phases involve many different aerodynamic effects, such as propeller interference, flow separation, vortex interactions, and propeller blade flapping. To determine the dominant aerodynamic effects to a first approximation, a modified vortex grid method was developed that enables this with low computational effort. The method is validated by wind tunnel tests of a scaled model of the aircraft configuration under consideration. The presented modeling approach shows good agreement with the wind tunnel results. It is expected that the method will be applicable to calculating the aerodynamics of similar aircraft configurations.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2017, München

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2017

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 9 Seiten

urn:nbn:de:101:1-2017092216890

UAV, Wirbelgittermethode

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22.09.2017