AUTOMATISIERTE DIMENSIONIERUNG DER INNEREN STRUKTUR UND DER EIGENFREQUENZEN VON HUBSCHRAUBERROTORBLÄTTERN IM HINBLICK AUF EINE AUTOMATISIERTE ROTORBLATTOPTIMIERUNG

Abstract

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 Urban-Rescue 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 & 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.