Vergleich verschiedener Rotor-Inflow-Modelle für Flettner-Doppelrotoren

Abstract

Für die flugmechanische Modellierung der Drehflügler sind die von den Rotoren erzeugten Kräfte und Momente von besonderer Bedeutung. Ein Teilmodell ist hierbei das Inflow-Modell, welches die durch die Rotorlast induzierte Luftströmung durch den Rotor darstellt. Für Helikopter mit Flettner-Doppelrotoren (auch Intermeshing-Rotoren genannt) wurden in jüngster Literatur neue Inflow-Modelle publiziert. In dieser Arbeit werden die für flugmechanische Modellierung anwendbaren Modelle für Intermeshing Rotoren vorgestellt. Es wird eine Zeitbereichssimulation eines Helikopters der Forschungsflotte des Instituts für Flugsystemtechnik erstellt und mehrere Inflow-Modelle implementiert. Mithilfe einer Simulationsstudie wird die Anwendbarkeit der Inflow-Modelle verglichen. Es findet eine Modellvalidierung durch Flugversuchsdaten für den Schwebeflug statt. Die Inflow-Modelle nach Pitt und Peters, nach Padthe et al. sowie das am Institut für Flugsystemtechnik entwickelte CMTSVT-Modell werden untersucht. Das Pitt-Peters-Modell berücksichtigt keine Rotor-Rotor-Interaktion und dient somit hier als Referenz. Unter den untersuchten Modellen weist insbesondere das CMTSVT-Modell eine sehr starke Verbesserung der Modellgüte hinsichtlich Rotorleistung sowie Rotormomente gegenüber Modellen ohne Berücksichtigung der Rotor-Rotor-Interaktion auf.