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Luftfahrt Projekt Star will Leistung von Rotorblättern steigern und Lärm mindern

Von Stefanie Eckardt 2 min Lesedauer

Insbesondere während des Landeanflugs verursachen Hubschrauber will Lärm. Hier setzt das Projekt Smart Twisting Active Rotor, kurz Star, an. Ziel: die Leistung von Rotorblättern zu steigern und gleichzeitig ihre Lärmemission sowie die von ihnen erzeugten Vibrationen zu reduzieren.

Hubschrauber sind für den Rettungseinsatz unersetzlich. Allerdings verursachen sie insbesondere beim Landeanflug viel Lärm. Hier will das Projekt Star Abhilfe schaffen. (Bild: frei lizensiert bei Pixabay)
Hubschrauber sind für den Rettungseinsatz unersetzlich. Allerdings verursachen sie insbesondere beim Landeanflug viel Lärm. Hier will das Projekt Star Abhilfe schaffen.
(Bild: frei lizensiert bei Pixabay)

Im Schwebeflug und bei Höchstgeschwindigkeit benötigen Hubschrauber viel Leistung und weisen vor allem im Langsam-, Schnell- und Manöverflug ein hohes Vibrationslevel auf. Das ließe sich verbessern, wenn sich die Rotorblätter statisch und vor allem dynamisch an die jeweiligen aerodynamischen Flugbedingungen anpassen könnten. Um hierfür eine Lösung zu finden, arbeiten das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) die Nasa, die Jaxa, die Onera, die südkoreanische Universität Konkuk, das südkoreanische Luft- und Raumfahrtforschungsinstitut Kari, die Simulations-, Versuchs- und Technologie-Entwicklungsdirektion der US-Armee und die Deutsch-Niederländischen Windkanäle (DNW) im Projekt Star zusammen. Im Rahmen des Projekts wurden aktiv verwindbare Rotorblätter mit in die Blatthaut integrierten piezokeramischen Aktoren untersucht, sich bei Anlegung einer elektrischen Spannung verformen. Auf diese Weise wird das Rotorblatt verwunden – statisch bei Gleichspannung und dynamisch bei Wechselspannung.

Tests im Niedergeschwindigkeits-Windkanal

Nach langer Vorbereitungszeit konnte nun erstmals ein mit aktiver Verwindung ausgestatteter Vier-Blatt-Rotor mit einer Rotorgröße von vier Metern im Durchmesser im großen Niedergeschwindigkeits-Windkanal der DNW in den Niederlanden getestet werden. Während der dreiwöchigen Messkampagne Ende letzten Jahres konnten Lärmreduktionen um bis zu sieben Dezibel im Landeanflug erzielt werden, was mehr als einer Halbierung des empfundenen Lärms entspricht. Die Vibrationen konnten um mehr als die Hälfte minimiert werden, während die Effizienz des Rotors bei hohen Belastungen gesteigert wurde.

Der Rotor mit aktiv verwindbaren Rotorblättern im Windkanal: Die offene Messstrecke und schallabsorbierende Wand- und Modellrumpf-verkleidungen ermöglichen akustische Messungen.(Bild: DLR)
Der Rotor mit aktiv verwindbaren Rotorblättern im Windkanal: Die offene Messstrecke und schallabsorbierende Wand- und Modellrumpf-verkleidungen ermöglichen akustische Messungen.
(Bild: DLR)

Die Daten, die die Partner gewannen, umfassten neben den Rotorkräften, -momenten und dessen Leistung auch die Blattbewegungen, deren Deformationen und Belastungen, Oberflächendrücke, akustische Messungen sowie Strömungsfeld- und Grenzschichtmessungen. Diese Informationen ermöglichen eine umfassende Validierung von Berechnungsprogrammen. Zudem lassen sich die Ergebnisse auf verschiedene Szenarien anwenden, von konventionellen Hubschraubern über Hochgeschwindigkeitskonfigurationen bis hin zu innerstädtischen Lufttransportkonzepten (Urban Air Mobility).​(se)

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