F. Weiß

In Simulationen der Rotordynamik von Hubschraubern wird meist lediglich der Rotor modelliert und eine ungestörte Nabendrehzahl angenommen (Basismodell). Die vorliegende Simulationsstudie hebt diese Annahme auf. Das Strukturmodell wird um den Triebstrang erweitert, um dessen Einfluss auf die Rotordynamik zu untersuchen (Rotor-Triebstrang-System). Der Vergleich der Eigenformen und -frequenzen des Rotor-Triebstrang-Systems mit denen des Basismodells zeigt, wie der Triebstrang die kollektiven Schwenkmoden modifiziert. Dazu werden die Auswirkungen der Triebstrangträgheit und -steifigkeit identifiziert und voneinander abgegrenzt. Die aeromechanische Simulation des Rotor-Triebstrang-Systems offenbart beachtliche Änderungen in den blattzahlharmonischen Amplituden der Schwenklasten gegenüber dem Basismodell. Weil die Eigenfrequenz der durch den Triebstrang modifizierten, zweiten kollektiven Schwenkmode in der Nähe der Blattzahlharmonischen liegt, bestimmt diese Mode den Triebstrangeinfluss auf die Schwenklasten im stationären Flug. Auch die Anwendbarkeit reduzierter Triebstrangmodelle zur Abbildung dieses Einflusses wird untersucht. Schließlich wird gezeigt, dass die Berücksichtigung des Triebstrangs die Korrelation simulierter Schwenklasten mit Messungen aus einem Windkanalversuch verbessert.

Simulations of helicopter rotor dynamics typically only model the rotor, and assume that the rotational hub speed is undisturbed (baseline model). The presented simulation study drops this assumption. The structural model is extended by the drivetrain to study its influence on the rotor dynamics (rotor-drivetrain system). Comparisons of the rotor-drivetrain system's mode shapes and eigenfrequencies with those of the baseline model show how the drivetrain modifies the collective lead-lag modes. The effects of the drivetrain inertia and stiffness are identified and distinguished. Aeromechanic simulations of the rotor-drivetrain system reveal considerable changes in the blade passage frequency harmonics of the lead-lag loads compared to the baseline model. Since the modified eigenfrequency of the second collective lead-lag mode is near the blade passage frequency, this mode is responsible for the drivetrain's influence on the lead-lag loads in steady flight. It is investigated whether reduced drivetrain models are suitable for predicting this influence. Finally, it is shown that the inclusion of the drivetrain in the structural model improves the agreement between simulated lead-lag loads and measurements from a wind tunnel test.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2023, Stuttgart

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2023

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 11 Seiten

urn:nbn:de:101:1-2023102014403104221067

10.25967/610514

Hubschrauber, Rotordynamik, Schwenkbewegung, Triebstrangmodell, Rotor-Triebstrang-Kopplung, Eigenformen, Eigenfrequenzen, dynamische Antwort, strukturelle Blattlasten

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Weiß, F. (2023): Einfluss des Triebstrangs auf die Schwenkbewegung von Hubschrauberrotoren. Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V.. (Text). https://doi.org/10.25967/610514. urn:nbn:de:101:1-2023102014403104221067.

20.10.2023