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Vortex Ring State Susceptibility Prediction Model for Vertical Takeoff and Landing Configurations

Jeong, Taemin und Brown, Richard E. und Hong, Yoonpyo und Yee, Kwanjung (2026) Vortex Ring State Susceptibility Prediction Model for Vertical Takeoff and Landing Configurations. AIAA Journal, Seiten 1-17. American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA). doi: 10.2514/1.J066805. ISSN 0001-1452.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
15MB

Offizielle URL: https://arc.aiaa.org/doi/full/10.2514/1.J066805

Kurzfassung

The vortex ring state (VRS) is a hazardous aerodynamic condition that occurs in rotorcraft propulsors during descent, leading to severe thrust fluctuations and potential loss of control. Whereas the phenomenon has been extensively studied for conventional helicopters, the susceptibility of emerging electric vertical takeoff and landing (EVTOL) aircraft remains insufficiently understood. These vehicles differ in design and operation, featuring diverse configurations with multiple propulsors, high disk loading, a variety of proposed landing profiles, and rotor tilting - all of which influence VRS behavior. Therefore, assessing VRS susceptibility across various EVTOL configurations and flight conditions is critical to ensure safe and reliable operations. This study presents a robust assessment framework by adapting an existing VRS onset prediction model to account for EVTOL-specific dynamics, especially rotor tilt. A VRS margin metric is proposed to provide a consistent and scalable measure of VRS susceptibility across vehicle types and operating scenarios. The proposed method is validated through high-fidelity simulations using the vorticity transport model, confirming that the model predictions are consistent with wake evolution toward VRS onset. Using this framework, a sensitivity analysis is conducted to examine the effects of landing trajectory, EVTOL configuration, propulsor disk loading, and airframe drag. Although landing trajectory is the dominant factor, susceptibility to the VRS is also influenced by vehicle design and control strategy, highlighting the importance of tailored assessment for EVTOL VRS susceptibility.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/227840/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Vortex Ring State Susceptibility Prediction Model for Vertical Takeoff and Landing Configurations
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Jeong, Taeminjtm1999 (at) snu.ac.krNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brown, Richard E.Sophrodyne Aerospace Glasgow, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hong, Yoonpyoyoonpyo.hong (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yee, KwanjungSNU, kyjee (at) snu.ac.krNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:26 Juni 2026
Erschienen in:AIAA Journal
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.2514/1.J066805
Seitenbereich:Seiten 1-17
Verlag:American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA)
ISSN:0001-1452
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Vortex Ring State, eVTOL, UAM, Helicopter, Rotorcraft, Vortex Transport Method
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 - Virtueller Hubschrauber und Validierung
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Hubschrauber, BS
Hinterlegt von: Hong, Yoonpyo
Hinterlegt am:15 Okt 2026 08:31
Letzte Änderung:15 Okt 2026 08:32

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