Die Blattelemententheorie

Chapter
Part of the VDI-Buch book series (VDI-BUCH)

Zusammenfassung

Genauere Ergebnisse, vor allem aber die über den Radius verteilten Kräfte am Rotorblatt, liefert die Blattelemententheorie. Hiermit lässt sich der Einfluss der Anzahl der Rotorblätter, ihres Grundrisses (Verteilung der Profiltiefen, Pfeilung), der Profilierung und Verwindung, der Drehzahl und der Kompressibilität im Detail untersuchen und die Auswirkung auf Schub und Antriebsleistung ermitteln. Die untersuchten Flugzustände sind wieder der Schwebeflug, Steigflug, Sinkflug, Vorwärtsflug und die Autorotation. Was ist ein idealer Rotor und wie unterscheidet er sich vom optimalen Schwebeflugrotor? Wie funktioniert genau die Autorotation? Die lokalen Strömungsverhältnisse geben hier Auskunft über die Physik hinter diesen Fragestellungen. Große Variationen der lokalen Profilanströmung sorgen für breitbandige Dynamik der Luftkräfte. Die heutigen leistungsfähigen Computer ermöglichen hier sehr komplexe Modellierungen der Aerodynamik und der Wirbelsysteme, die – von den Blattspitzen erzeugt – spiralig im Raum sich ausbilden und von nachfolgenden Rotorblättern überflogen oder durchtrennt werden. Sowohl die Leistungsrechnung als auch die Autorotation wird mit Übungsbeispielen vertieft.

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References

  1. 1.
    S.K. Drzewiecki, Methode Pour la Determination des Elements Mecaniques des Propulseurs Helicoidaux, Bulletin de l’Association Technique Maritime, 1892Google Scholar
  2. 2.
    H. Reissner, Studien zur Berechnung und planmäßigen Prüfung der Luftschrauben, Zeitschrift für Flugtechnik und Motorluftschiffahrt, Vol. 1, Nr. 20, pp. 257-309, 1910Google Scholar
  3. 3.
    G. de Bothezat, The General Theory of Blade Screws, NACA TR 29, 1919Google Scholar
  4. 4.
    H. Glauert, An Aerodynamic Theory of the Airscrew, ARC R&M 786, 1922Google Scholar
  5. 5.
    H. Glauert, A General Theory of the Autogyro, ARC R&M 1111, 1926Google Scholar
  6. 6.
    C.N.H. Lock, Further Development of Autogyro Theory, ARC R&M 1127, 1927Google Scholar
  7. 7.
    J.B. Wheatley, An Aerodynamic Analysis of the Autogiro Rotor with a comparison between Calculated and Experimental Results, NACA TR 487, 1934Google Scholar
  8. 8.
    F.J. Bailey, A Simplified Theoretical Method of Determining the Characteristics of a Lifting Rotor in Forward flight, NACA TR 716, 1941Google Scholar
  9. 9.
    G. Sissingh, Contributions to the Aerodynamics of Rotary-Wing Aircraft, Luftfahrt-Forschung, Vol. 15, Lfg. 6, pp. 290-302, 1938; Übersetzung in: Contributions to the Aerodynamics of Rotary-Wing Aircraft, NACA TM 921, 1939Google Scholar
  10. 10.
    G. Sissingh, Die Berechnung der Rotoren von Drehflügelflugzeugen bei höheren Fortschrittsgraden mit besonderer Berücksichtigung der Probleme des Schnellfluges, Jahrbuch 1941 der Deutschen Luftfahrtforschung, pp. I351-I364, 1941Google Scholar
  11. 11.
    G. Sissingh, Untersuchungen über den Einfluß hoher Unterschallgeschwindigkeiten auf die Gleitzahl der Drehflügelflugzeuge, Jahrbuch 1942 der Deutschen Luftfahrtforschung, pp. I385-I390, 1942Google Scholar
  12. 12.
    A. Gessow, G.C. Myers, Aerodynamics of the Helicopter, Macmillan Co., 1952; ISBN 0 804 44275 4, Continuum International Publishing Group Ltd., 1997Google Scholar
  13. 13.
    A. Betz, Schraubenpropeller mit geringstem Energieverlust, Göttinger Nachrichten, p. 193, 1919Google Scholar
  14. 14.
    M. Knight, R.A. Hefner, Static Thrust Analysis of the Lifting Airscrew, NACA TN 626, 1937Google Scholar
  15. 15.
    R.P. Coleman, A.M. Feingold, C.W. Stempin, Evaluation of the Induced Velocity Fields of an Idealized Helicopter Rotor, NACA ARR L5E10, 1945Google Scholar
  16. 16.
    H. Schlichting, E. Truckenbrodt, Aerodynamik des Flugzeuges, Band 1 und 2 ISBN 3-540-67374-1 (Band 1), ISBN 3-540-67375-X (Band 2), Springer Verlag, 2001Google Scholar
  17. 17.
    L.K. Loftin, H.A. Smith, Aerodynamic Characteristics of 15 NACA Airfoil Sections at Seven Reynolds Numbers from \(0.7*10^6\) \(9*10^6\) , NACA TN 1945, 1949Google Scholar
  18. 18.
    F.B. Gustafson, A. Gessow, Effect of Rotor Tip Speed on Helicopter Rotor Performance and Maximum Forward Speed, NACA ARR No. L6A16, 1946Google Scholar
  19. 19.
    A. Gessow, Effect of Rotor-Blade Twist and Plan-Form Taper on Helicopter Hovering Performance, NACA TN 1542, 1948Google Scholar
  20. 20.
    A. Klemin, Principles of Rotary Wing Aircraft, Aero Digest, Vol. 48-50, April 1945 - Januar 1946Google Scholar
  21. 21.
    H. Glauert, On the Vertical Ascent of a Helicopter, ARC R&M 1132, 1927Google Scholar
  22. 22.
    W.F. Durand, Experimental Research on Air Propellers, NACA TR 14, 1917 und NACA TR 30, 1919Google Scholar
  23. 23.
    A. Fage, H.E. Collins, Some Experiments in Helicotpers, ARC R&M 331, 1917Google Scholar
  24. 24.
    C. Schmid, Die Luftschraube am Stand, Zeitschrift für Flugtechnik und Motorluftschiffahrt, Bd. 6, Nr. 5 und 6, S. 34-40, 1915Google Scholar
  25. 25.
    R.H. Prewitt, Basic Factors of Helicopter Design, SAE Journal, Vol. 53, No. 9, pp. 531-533, 1945Google Scholar
  26. 26.
    W. Johnson, Helicopter Theory, ISBN 0 691 07971 4, Princeton University Press, 1980Google Scholar
  27. 27.
    P. Brotherhood, W. Stuart, An Experimental Investigation of the Flow through a Helicopter Rotor in Forward Flight, ARC R&M 2734, 1949Google Scholar
  28. 28.
    H.H. Heyson, S. Katsoff, Induced Velocities Near a Lifting Rotor with Nonuniform Disk Loading, NACA TR 1319, 1957Google Scholar
  29. 29.
    P.R. Payne, Helicopter Dynamics and Aerodynamics, Pitman & Sons, London, 1959Google Scholar
  30. 30.
    J. Meijer-Drees, A Theory of Airflow Through Rotors and its Application to Some Helicopter Problems, Journal of the Helicopter Association of Great Britain, Vol. 3, No. 2, 1949Google Scholar
  31. 31.
    K.W. Mangler, H.B. Squire, The Induced Velocity Field of a Rotor, ARC R&M 2642, 1950Google Scholar
  32. 32.
    A.R.S. Bramwell, Helicopter Dynamics, ISBN 0 713 13353 8, Butterworth-Heinemann Ltd., 1976Google Scholar
  33. 33.
    J.G. Leishman, Principles of Helicopter Aerodynamics, ISBN 0 521 66060 2, 1. Ausgabe, 2. Druck, Cambridge University Press, 2001Google Scholar
  34. 34.
    D.A. Peters, D.D. Boyd, C.J. He, Finite-State Induced-Flow Model for Rotors in Hover an Forward Flight, \(43^{rd}\) Annual Forum of the AHS, St. Louis, MO, USA, 1987Google Scholar
  35. 35.
    T.A. Egolf, A.J. Landgrebe, Helicopter Rotor Wake Geometry and Its Influence in Forward Flight, Vol. 1 - Generalized Wake Geometry and Wake Effect on Rotor Airloads and Performance, NASA CR-3726, 1983Google Scholar
  36. 36.
    T.S. Beddoes, A Wake Model for High Resolution Airloads, \(2^{nd}\) International Conference on Basic Rotorcraft Research, Triangle Park, NC, USA, 1985Google Scholar
  37. 37.
    B.G. van der Wall, The effect of HHC on the vortex convection in the wake of a helicopter rotor, Aerospace Science and Technology, Vol. 4, No. 5, pp. 320-336, 2000Google Scholar
  38. 38.
    B.G. van der Wall, Evolution of Prescribed Wake Modeling for Helicopter Rotors with special Emphasis on BVI Noise, 4th Heli Japan Conference, Saitama, Japan, 2010Google Scholar
  39. 39.
    A.J. Landgrebe, An Analytical Method for Predictiong Rotor Wake Geometry, Journal of the AHS, Vol. 14, No. 4, pp. 20-32, 1969Google Scholar
  40. 40.
    M.P. Scully, Computation of Helicopter Rotor Wake Geometry and its Influence on Rotor Harmonic Airloads, MIT, ASRL TR 178-1, 1975Google Scholar
  41. 41.
    A. Bagai, J.G. Leishman, Rotor Free-Wake Modeling Using a Pseudo-Implicit Relaxation Algorithm, AIAA Journal of Aircraft, Vol. 32, No. 4, pp. 1276-1285, 1995Google Scholar
  42. 42.
    B.G. van der Wall, M. Roth, Free-Wake Analysis on Massively Parallel Computers and Validation with HART Test Data, \(53^rd\)Annual Forum of the AHS, Virginia Beach, VA, USA, pp. 1049-1067, 1997Google Scholar
  43. 43.
    M. Schrenk, Die aerodynamischen Grundlagen der Tragschraube, Zeitschrift für Flugtechnik und Motorluftschiffahrt, Bd. 24, Nr. 15, S. 413-419, 1933Google Scholar

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© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2015

Authors and Affiliations

  1. 1.Inst. für Flugsystemtechnik/HubschrauerDeutsches Zentrum für Luft- und RaumfahrtBraunschweigDeutschland

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