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A full-scale rotor-wake investigation of a free-flying helicopter in ground effect using BOS and PIV

Schwarz, Clemens und Bauknecht, Andre und Wolf, Christian und Coyle, Alexander und Raffel, Markus (2020) A full-scale rotor-wake investigation of a free-flying helicopter in ground effect using BOS and PIV. Journal of the American Helicopter Society, 65 (3), Seiten 1-20. American Helicopter Society. doi: 10.4050/JAHS.65.032007. ISSN 0002-8711.

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Offizielle URL: https://doi.org/10.4050/JAHS.65.032007

Kurzfassung

Measurements in the wake of a free-flying full-scale helicopter in ground effect were performed for both quasi-steady an unsteady maneuvering flights using stereoscopic particle image velocimetry (PIV), a time-resolved background-oriented schlieren (BOS) setup, and an opt cal marker tracking technique. The systems were used in a complementary way to both visualize blade tip vortices in a large portion of the rotor wake and to capture spatially resolved wake velocity data close to the ground. The high sensitivity of the BOS system enabled the detection of vortices up to an age of ψ = 630◦. Different instability mechanisms as long-wave, short-wave, and pairing instabilities were observed with varying intensity for different flight conditions. A quantitative analysis of vortex locations showed a periodic variation resulting from interactions between consecutive vortices that led to vortex pairing. Characteristics of the wake outwash close to the ground were investigated by means of averaged velocity fields. Different patterns such as wall jet, recirculation, and ground vortex flow were quantitatively analyzed and found to be in good agreement with previous model helicopter experiments. The instantaneous velocity data were used to detect individual blade tip vortices with ages above 450◦ close to the ground and to extract vortex parameters. For a takeoff maneuver, both concentrated vortices and the formation of larger vortex structures due to bundling of several vortices were observed.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/135807/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:A full-scale rotor-wake investigation of a free-flying helicopter in ground effect using BOS and PIV
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schwarz, ClemensClemens.Schwarz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bauknecht, AndreAndre.Bauknecht (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4076-780XNICHT SPEZIFIZIERT
Wolf, ChristianChristian.Wolf (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9052-7548NICHT SPEZIFIZIERT
Coyle, AlexanderNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Raffel, MarkusMarkus.Raffel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3340-9115133716095
Datum:1 Juli 2020
Erschienen in:Journal of the American Helicopter Society
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:65
DOI:10.4050/JAHS.65.032007
Seitenbereich:Seiten 1-20
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
NICHT SPEZIFIZIERTVertical Flight SocietyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:American Helicopter Society
ISSN:0002-8711
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Full-Scale Helicopter, Particle-Image-Velocimetry (PIV), Background-Oriented Schlieren (BOS), Ground Effect, Free Flight Experiments, Blade-Tip Vortex
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Hubschrauber
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L RR - Rotorcraft Research
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Der virtuelle Drehflügler (alt)
Standort: Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Hubschrauber, GO
Hinterlegt von: Carter, Beatrice
Hinterlegt am:07 Sep 2020 15:40
Letzte Änderung:27 Okt 2023 14:50

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