Aktive Klappen an Rotorblättern verbessern Leistung

Gurney-Flaps sind bereits an einer Vielzahl von aerodynamischen Profilen umgesetzt worden. So etwa an Tragflächen von Flugzeugen, Rotorblättern von Hubschraubern, Luftturbinen und an Rennwagen. Active Gurney Flaps (AGF) sind ein Schlüsselziel des EU-Luftfahrtforschungsprogramms Clean Sky. Mit Hilfe einer zusätzlichen aktiven Komponente kann eine bessere Anpassung an sich verändernde Bedingungen erfolgen und wird ein System erschaffen, das sein passives Gegenstück um einiges übertrifft. Hier könnte eine entscheidende Schwingungsdämpfung bei geringerem Gewicht als bei heute üblichen Lösungen in einem System bereitgestellt werden, das Schwingungen direkt an ihrer Quelle, den Rotorblättern, angeht.

Die EU finanziert das Projekt "Gurney flap actuator and mechanism for a full scale helicopter rotor blade" (PT656), um die Möglichkeiten eines Hubschrauber-Hauptrotorblatts zu bewerten, das über eine AGF verfügt. Das Konsortium verfügt über umfassende Erfahrungen in den beiden Technologien zum Betrieb der Rotorblätter und grundlegender ingenieurtechnischer Analyse. Dank dieses Fachwissens ist das Team in der bestmöglichen Position, um alle vorliegenden potenziellen Lösungen als Teil der vorläufigen Entwicklungsaufgabe zu bewerten.

Aus Gründen der Zuverlässigkeit, hohen Leistungsdichte, Befähigung zu hohen Bandbreiten und Robustheit gegenüber extremen Bedingungen in Sachen Temperatur, Schwingungen und Beschleunigung wählte man einen elektromechanischen Aktor. Das AGF-Bauteile- und Aktorsystem wurde zunächst in einen Abschnitt des Hubschrauber-Hauptrotorblatts eingebettet und mit Erfolg in Windkanaltests bewertet. In der Testkampagne untersuchte man die Leistung des in einer feststehenden Position gehaltenen Rotorblatts. Unter verschiedenen Betriebslasten bewertete man in Belastungsanalysen die Leistung, während man anhand von thermischen Analysen die Wärmeübertragung vom Motor und von den beweglichen Teilen des Aktors zum Rotorblatt untersuchte.

In den letzten Monaten wird man das AGF-System in einem bodengestützten Wirbelturm bewerten, wo es realistischen Bedingungen ausgesetzt ist, mit denen es ein Hubschrauber-Hauptrotorblatt im Flug zu tun bekommt. Bei der Vorbereitung wird das Aktorsystem zuerst in einem speziell dafür vorgesehenen Schleuder-Prüfstand getestet werden, um die Sicherheit zu gewährleisten und Gefahren zu minimieren.

Zum Projektende sollte man bei PT656 sowohl die technische Realisierbarkeit als auch die Leistungsfähigkeit eines Hubschrauberhauptrotorblatts mit eingebauter Active Gurney Flap unter Beweis gestellt haben. Zu den Vorteilen zählen mehr Auftriebskraft, geringerer Treibstoffverbrauch und weniger Emissionen. Die Umsetzung bei Drehflüglern wird einen Hauptbeitrag zum Clean-Sky-Programm der EU darstellen sowie die Auswirkungen des Flugverkehrs auf die Umwelt reduzieren.