Profil für einen Modell-Nurflügler mit minimalem Sinken - IAG
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Lutz Aurahs <strong>Profil</strong>entwurfsseminar 2006/2007 1/6<br />
Auslegung eines Rotorblattprofils für <strong>einen</strong> NH-90 <strong>Modell</strong>helikopter <strong>mit</strong> Fokus<br />
auf optimalen Schwebeflug<br />
Vortrag 12.2.2007<br />
Daten des <strong>Modell</strong>helikopters<br />
<strong>Modell</strong>maßstab 1 / 8,9<br />
Hauptrotordurchmesser 1,8 m<br />
Blattzahl 4<br />
Gewicht (trocken)<br />
10 kg<br />
Max. Abfluggewicht ca. 20 kg<br />
Hauptrotordrehzahl<br />
1200 1/min<br />
Turbinenleistung (JetCat) 5 kW<br />
Helikoptermodell ist pitch-gesteuert – Drehzahl ist<br />
konstant, Einstellwinkel der Blätter steuert den Flug<br />
r<br />
900=R<br />
720<br />
70=l<br />
Grundlagen zum Schwebeflug nach<br />
Blattelemententheorie<br />
Schwebeflug<br />
Flächendichte<br />
Auftrieb der Blätter<br />
Induzierter Abwind<br />
optimales erforderliches Ca für den<br />
Schwebeflug
Lutz Aurahs <strong>Profil</strong>entwurfsseminar 2006/2007 2/6<br />
Neben Auslegungspunkt<br />
Langsamer Vorwärtsflug <strong>mit</strong> Vorgegebenen 60 km/h<br />
Kräftegleichgewicht<br />
vorlaufendes und<br />
rücklaufendes Blatt, sowie<br />
vorderes und hinteres Blatt<br />
max. nötiges Ca für<br />
gewünschten Vorwärtsflug<br />
Reynoldszahlen<br />
Re Tip, Schwebeflug = 0,6 x10 6<br />
Re 0,7, 5schwebeflug = 0,4 x10 6<br />
Re 0,4, 5schwebeflug = 0,2 x10 6<br />
Ziel des Entwurfes<br />
Ein <strong>Profil</strong> das bei den im Schwebeflug geforderten Werten von Ca und den relativ<br />
geringen Reynoldszahlen <strong>einen</strong> minimalen Widerstandsbeiwert aufweist. Der<br />
Momentenbeiwert sollte dabei nicht zu groß werden und über das sich ändernde Ca<br />
möglichst konstant sein um die Steuerstangen und Rotorblätter beim Umlauf nicht zu<br />
sehr schwingend zu belasten. Ein gemäßigtes Abreißverhalten und eine große Ca –<br />
Reserve sind notwendig.<br />
Die Dicke des <strong>Profil</strong>s sollte nicht unter 5mm liegen da<strong>mit</strong> das Blatt noch durch<br />
laminieren herstellbar ist und noch ein ausreichendes Widerstandsmoment gegen<br />
Biegung und Torsion besitzt.
Lutz Aurahs <strong>Profil</strong>entwurfsseminar 2006/2007 3/6<br />
Referenzprofile<br />
Abwandlung des NACA 43012, für Helikopter. Bietet gutmütiges Abreißverhalten.
Lutz Aurahs <strong>Profil</strong>entwurfsseminar 2006/2007 4/6<br />
Das NACA 0005 besitzt gerade<br />
bei kl<strong>einen</strong> Reynoldszahlen <strong>einen</strong><br />
sehr geringen Widerstand, weist<br />
aber ein nicht akzeptables<br />
Abreißverhalten auf. Im<br />
<strong>Modell</strong>bau werden solche <strong>Profil</strong>e<br />
dennoch verwendet, da hier für<br />
gewöhnlich ein sehr großer<br />
Leistungsüberschuss gegeben ist<br />
und diese <strong>Modell</strong>e problemlos aus<br />
kritischen Fluglagen gerettet<br />
werden können<br />
Angestrebt wird eine Synthese<br />
aus beiden aufgeführten <strong>Profil</strong>en.<br />
Ergebnisprofil<br />
Eingabedatensatz (<strong>mit</strong> Turbulator)<br />
REMO1 *P@1P@2ROFILENTWURF 2006/2007 *9LA<br />
TRA1 1018 24.5 1.8 25.5 2.5 26.5 3.3 27.5 4.2 28.5 5.2 29.5 6.3 0 7.5<br />
TRA1 1018 32.5 .0001 33.5 0.2 34.5 0.7 35.5 1.1 36.5 1.4 60 1.2<br />
TRA29 1018 2.5 26 2 -1 0.9 2.5 27 2 -1 0.9 3 0.4 0<br />
ALFA 2 2 3 4 6 9<br />
D<strong>IAG</strong><br />
ALFA 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 8.5<br />
RE 3 600 3 400 3 200 0 0 0 0 5.1 5.1<br />
CDCL<br />
ENDE
Lutz Aurahs <strong>Profil</strong>entwurfsseminar 2006/2007 5/6<br />
Geschwindigkeitsverteilung
Lutz Aurahs <strong>Profil</strong>entwurfsseminar 2006/2007 6/6<br />
Verhalten des <strong>Profil</strong>s bei Turbulenter Anströmung, z.B. bei Start vom Boden oder<br />
Ansaugen von eigener Turbulenten Luft (Rezirkulation)
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