F. Becker, S. Kalow, R. Bartels, B. van de Kamp

Im Hinblick auf einen automatisierten multidisziplinären Optimierungsprozess wird eine automatisierte Modellbildung und Berechnung für Hubschrauberrotorblätter angestrebt. Zur Realisierung dieses Vorhabens wurde bereits im DLR-Projekt VikToria mit dem Aufbau eines Programms zu Rotorblattmodellbildung auf Basis von Rotorblattquerschnitten begonnen. Im derzeit laufenden DLR-Projekt UrbanRescue wurde dieser Programmentwicklungsprozess, von der CAD-Querschnittsgeometrie, über den Aufbau und die Berechnung eines FE-Modells, zur Ermittlung der Struktureigenschaften, bis hin zur Berechnung der Eigenfrequenzen, mit Hilfe eines FEM-Balkenmodells nach Houbolt und Brooks umgesetzt. In Bezug auf die Generierung der CAD-Querschnittsgeometrie wird dem Prozess ein vordefinierter Querschnittsentwurf, der die Anordnung und Dimensionierung der inneren Strukturelemente enthält, in Form einer Eingabedatei zur Verfügung gestellt. Alle für den Berechnungsprozess relevanten Eingabeparameter sowie die Schnittstellenkommunikation zwischen den einzelnen Programmmodulen wurden nach dem CPACS-Schema realisiert. Zur Bestimmung der Sensitivität von Parametervariationen der anisotropen inneren Strukturelemente auf die Struktureigenschaften, wie Steifigkeit, Trägheit und Rotorblattachspositionierung, wurden Parameterstudien durchgeführt. Wie erwartet, wirken die Parameter, betreffend der Haut und des Holms, am stärksten auf die Steifigkeit ein. Weiterhin wurde anhand eines Rechteckrotorblattes im Rahmen einer Eigenfrequenzanalyse der Einfluss verwendeter Entwurfsparameter auf die Rotorblattdynamik untersucht.

With a view to an automated, multidisciplinary optimization process, automated modeling and calculation for helicopter rotor blades is being pursued. To realize this project, the development of a program for rotor blade modeling based on rotor blade cross-sections was already initiated within the DLR project VikToria. In the currently ongoing DLR project UrbanRescue, this program development process, from the CAD cross-sectional geometry, through the creation and calculation of an FE model for determining structural properties, to the calculation of natural frequencies, has been implemented using an FEM beam model according to Houbolt and Brooks. Regarding the generation of the CAD cross-sectional geometry, a predefined cross-sectional design, containing the arrangement and dimensioning of the internal structural elements, is provided to the process in the form of an input file. All input parameters relevant to the calculation process, as well as the interface communication between the individual program modules, were implemented according to the CPACS scheme. Parameter studies were conducted to determine the sensitivity of parameter variations of the anisotropic internal structural elements on structural properties such as stiffness, inertia, and rotor blade axis positioning. As expected, the parameters relating to the skin and spar have the strongest influence on stiffness. Furthermore, the influence of the design parameters used on the rotor blade dynamics was investigated using a natural frequency analysis of a rectangular rotor blade.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2022, Dresden

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2022

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 10 Seiten

urn:nbn:de:101:1-2022111813161851881438

10.25967/570203

Struktur, Hubschrauberrotorblätter

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Becker, F.; Kalow, S.; et al. (2022): Automatisierte Dimensionierung der inneren Struktur und der Eigenfrequenzen von Hubschrauberrotorblättern im Hinblick auf eine automatisierte Rotorblattoptimierung. Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V.. (Text). https://doi.org/10.25967/570203. urn:nbn:de:101:1-2022111813161851881438.

18.11.2022