ABSCHLUSSBERICHT - Fortschrittliche-Taumelscheiben-Konzepte – Erprobung der Mehrfachtaumelscheibe im Windkanal (FTK-META-WK)

Abstract

Das Ziel in FTK-META-WK war die Erprobung der im Vorläuferprogramm VAR-META entwickelten und gebauten Mehrfachtaumelscheibe (META) des DLR im Windkanal LLF des DNW und damit der Nachweis der Wirksamkeit einer völlig individuellen Verstellung der Rotorblätter (IBC) mittels META unter verschiedenen simulierten Flugbedingungen. Dabei sollten insbesondere die Effektivität von Einzelblatt-Tracking (manuell und geregelt), Higher Harmonic Control (HHC), IBC und Tip Path Plane (TPP) – Splitting sowie lokal begrenzte Pitch-Winkeländerungen bezüglich Lärm, Vibrations- und Leistungsreduktion untersucht werden. Zum Einsatz kamen zwei unterschiedliche Blattsätze, zum einen ein 40% Machzahl-skalierter Bo105 Blattsatz und zum anderen ein Satz neuer Modellrotorblätter, der in Zusammenarbeit mit AIRBUS HELICOPTERS Deutschland (AHD) im Rahmen eines Unterauftrages durch das DLR ausgelegt, konstruiert und gefertigt wurde. Im Beitrag des DLR zum Verbundvorhaben FTK standen am Beginn der Arbeiten die Überholung und Weiterentwicklung bzw. Revision der gesamten verwendeten Hardware der META zur Vorbereitung auf die geplanten Windkanalversuche. Parallel dazu erfolgen Entwurf und Bau des neuen Rotorblattsatzes. In einer zweiten Phase wurden die bisher verwendeten Steuer- und Regelgesetze für die META sowie das bis dahin verwendete Sicherheitskonzept überarbeitet und erweitert. Dazu zählt die Umsetzung eines im Vorläuferprogramm VAR-META entwickelten echtzeitfähigen In-Flight-Tracking Reglers, der zu einem Vibrationsregler ausgebaut wurde. Darüber hinaus wurden neue Steuergesetze z.B. zur Verminderung von BVI-Lärm durch lokale Pitchwinkeländerungen entwickelt und getestet. Nach Abstimmung des Testprogrammes mit AHD und Vortests in der Rotorhalle des DLR wurde die META im Rahmen einer Windkanalmesskampagne mit 9 Belegungstagen im Niedergeschwindigkeits-Windkanal (LLF) des DNW in den Niederlanden erprobt. Die Ergebnisse dieser Versuche dienen der Validierung der DLR-eigenen Simulationscodes (z.B. S4) und fließen in die Entwicklung der Doppeltaumelscheibe (DTS) von AHD ein. Die Verwendung zweier verschiedener Blattsätze ermöglicht sowohl einen Vergleich zwischen modernen und älteren Rotorblattprofilen (Bo105 Rechteckblätter) als auch den Vergleich zu Messdaten anderer Forschungsprojekte wie HART / HART II und STAR.