ISBN 9783843922050

978-3-8439-2205-0, Reihe Ingenieurwissenschaften

Benjamin Manuel Kutz
Experimentelle und numerische Untersuchung eines Hubschraubers im bodennahen Flug

231 Seiten, Dissertation Universität Stuttgart (2015), Hardcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

In dieser Arbeit wird ein Hubschrauber im Freiflug in der Nähe des Bodens Strömungs-Struktur-gekoppelt berechnet und die Ergebnisse mit ebenfalls experimentell ermittelten Daten verglichen.

Gezeigt werden der Aufbau der experimentellen Messkette und die notwendigen Grundlagen für die numerische Berechnung.

Die experimentelle Messtechnik beinhaltet dabei unter anderem Druck-, Temperatur- und Winkelsensorik sowie GPS-Logger, MEMS-Accelerometer und -Gyrometer. Anhand der Messdaten wird mittels Kalmanfilter die Flugtrajektorie ermittelt.

Auf numerischer Seite werden der URANS-Strömungslöser FLOWer und der Hubschrauberflugmechanikcode CAMRAD II eingesetzt und gekoppelt. Hierbei werden zur Behandlung der instationären Strömungssituation nahe des Bodens im Trimmprozess Mittelungsalgorithmen vorgestellt und die Kopplungsmethodik außerdem auf Schwebeflüge erweitert.

Anhand der Berechnungen wird der Einfluss des Bodens auf die Aerodynamik des Hubschraubers und auf die Trimmung diskutiert. Zudem werden Kriterien vorgestellt, anhand derer die Trimmkonvergenz von Freiflügen überprüft werden kann.

Experimentelle Abschätzungen bezüglich der Tranistionslage am Hubschrauberblatt im Schwebeflug werden gezeigt und in numerischen Berechnungen zur Bestimmung des Einflusses der laminaren Lauflänge auf die Leistungsberechnung genutzt. Darüber hinaus wird eine Blattgrundrissmodifikation auf die resultierende Veränderung der Wirbeltopologie hin untersucht, um daraus Informationen bezüglich des Partikelaufwirbelverhaltens des Nachlaufs in Brownout-Flügen zu erhalten.