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Influence of blade elasticity on propeller whirl flutter stability

Koch, Christopher und Koert, Benedikt (2023) Influence of blade elasticity on propeller whirl flutter stability. AIAA SciTech Forum, 23.-27. Jan 2023, National Harbour, MD, USA. doi: 10.2514/6.2023-1307.

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Offizielle URL: https://arc.aiaa.org/doi/10.2514/6.2023-1307

Kurzfassung

The prediction of propeller whirl flutter for turboprop aircraft is usually done using aerodynamic derivatives based on rigid propeller blades. This work investigates the influence of blade elasticity on whirl flutter stability based on numerical simulations. The new transfermatrix-method is used to incorporate time domain rotor models from the MBS-code Simpack into frequency domain flutter analyses. The blade modeling in Simpack used in this work utilizes beam models for the blade dynamics and strip theory for aerodynamics. A frequency domain transfer function from hub motion to hub loads is identified using time domain perturbations. The identified transfer matrices are coupled with a simple two-DOF pylon model to explore the effect of elastic blade modeling on whirl flutter stability. Different solution techniques are applied to extract frequency and damping for the pylon whirl modes as well as for the global rotor modes. Results show a significant stabilizing effect for the configurations investigated in this work. Due to a reduction in the aerodynamic cross-coupling moment Mztheta, which usually drives whirl flutter instability, the predictions with elastic blades yield a more stable system, even for very stiff blades. The transfer-matrix-method results match very well with the time domain reference. This paper thus demonstrates an universal method for incorporating complex propeller models into frequency domain flutter analysis of turboprop aircraft

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/193770/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Influence of blade elasticity on propeller whirl flutter stability
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Koch, ChristopherChristopher.Koch (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8014-3041NICHT SPEZIFIZIERT
Koert, BenediktBenedikt.Koert (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:23 Januar 2023
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.2514/6.2023-1307
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Aeroelastic Stability, Whirl flutter, propeller, blade elasticity
Veranstaltungstitel:AIAA SciTech Forum
Veranstaltungsort:National Harbour, MD, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:23.-27. Jan 2023
Veranstalter :AIAA
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L EV - Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Digitale Technologien
Standort: Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aeroelastik > Aeroelastische Simulation
Hinterlegt von: Koch, Christopher
Hinterlegt am:30 Mär 2023 13:42
Letzte Änderung:30 Mär 2023 13:42

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