Untersuchung der dynamischen Ansteuerung eines Rotorblattes mit aktiver Verwindung

Kurzfassung

In dieser Arbeit wird die Blattdynamik eines Modellrotorblattes untersucht, das über eine aktive Verwindung angeregt wird. Dazu wird eine Analyse der im Schwebeflugzustand mit dem SPR-Verfahren gemessenen Blattverformung mit Hilfe einer Eigenformanalyse durchgeführt. In einer Regression der Messwerte unter Verwendung der simulierten Eigenformen werden die an der Blattverformung beteiligten Eigenformen identifiziert und in Abhängigkeit der Anregungsfrequenz analysiert. Anhand der berechneten Amplituden- und Phasenantwort der Eigenformen wird der Einfluss der jeweiligen Eigenform auf die Gesamtverformung bestimmt. Die Ergebnisse der Eigenformanalyse können für die Entwicklung zukünftiger Steuergesetze für die Rotorsteuerung mit aktiver Verwindung genutzt werden. Aufgrund der besonderen Versuchsanordnung des Rotors im Schwebeflugzustand ohne eingesteuertem Schub wird mit einem analytischen Modell der Einfluss des Rotornachlaufs auf die Blattauslenkungen berechnet. Es wird ein starres Blatt mit den gekoppelten Bewegungsformen Schlagen und Torsion betrachtet, das durch die Steuerung mit der aktiven Verwindung eine periodische Blattbewegung ausführt. Die daraus entstehenden instationären Kräfte werden mit den Modellen nach Theodorsen und Loewy berechnet. Mit dem Modell nach Loewy kann der Einfluss des in Rotornähe verbleibenden Nachlaufs über eine Auftriebsverminderungsfunktion berechnet werden, die abhängig vom Abstand der Nachlaufschichten ist. In einem Vergleich mit den gemessenen Blattauslenkungen werden die Ergebnisse der Berechnung diskutiert.