Hubschrauber-Technologie: Teil 1 "Grundlagen" und Teil 2 "Dynamik und Flugmechanik"
Das Modul „Hubschrauber-Technologie“ besteht aus zwei Vorlesung: Teil 1 „Grundlagen“, jeweils im Sommersemester, und Teil 2 „Dynamik und Flugmechanik“, jeweils im Wintersemester.
Die Vorlesung Teil 1 „Grundlagen“ umfasst zunächst eine Einführung in die Entwicklungsgeschichte der Hubschrauber und ihre Besonderheiten. Die unterschiedlichen Rotorvarianten werden vorgestellt und besprochen, sowie Ausführungsbeispiele aufgezeigt. Mit den Methoden der Impulstheorie werden erste Leistungsbetrachtungen für den Rotor durchgeführt. Anschließend wird die Blattelemententheorie vorgestellt, mit der auch die Bewegung der Rotorblätter vereinfachend beschrieben wird. Als Sonderfall wird die Autorotation betrachtet, die bei Triebwerksausfall als Notverfahren wichtig ist und das Höhen-Geschwindigkeitsdiagramm erläutert. Die Leistungsbetrachtungen für den Rotor werden auf den Gesamthubschrauber erweitert und Entwurfsgrundlagen von Hubschraubern diskutiert.
Inhalt der Lehrveranstaltung Teil 1:
- Einführung in die Hubschraubertechnologie
- Grundlagen der Drehflügleraerodynamik
- Blattelemententheorie
- Bewegung rotierender Flügel
- Leistungsberechnung im stationären Flug
- Grundlagen des Hubschrauberentwurfs
In der Vorlesung Teil 2 „Dynamik und Flugmechanik“ werden zunächst vertiefend Vor- und Nachteile der in der ersten Vorlesung diskutieren Rotorsysteme sowie unterschiedliche Steuerungssysteme für Hubschrauber erläutert. Des Weiteren werden Kopplungseffekte der Rotorblattbewegung beschrieben. Darauf aufbauend werden Methoden zur Stabilitätsanalyse und ein dynamisches Abwindmodell, das für zahlreiche Anwendungsfälle die Hubschraubermodellierung erweitert, sowie gekoppelte Rotor-Zelle-Schwingungen diskutiert. Weiterführend werden Flugeigenschaftsrichtlinen und Flugeigenschaften von Hubschraubern vorgestellt. Abschließend wird die Ursache von Vibrationen in der Zelle hergeleitet, ihrer Auswirkungen auf Mensch und Maschine diskutiert, Vorschriften vorgestellt und Methoden zur Abmilderung aufgezeigt.
Inhalt der Lehrveranstaltung Teil 2:
- Anmerkungen zum Rotorentwurf
- Steuerungssystemkonzepte für Rotoren
- Stabilitätsmethoden der Hubschraubertheorie
- Modellierungsansätze für die Kopplung der Blattbewegung
- Dynamische Abwindmodellierung
- Gekoppelte Rotor-Zelle-Probleme
- Flugeigenschaften
- Vibrationen
Die Vorlesung des Wintersemesters 2024/25 beginnt am 24. Oktober. Die weiteren Vorlesungstermine werden in der ersten Vorlesung bekannt gegeben und finden jeweils in den ungeraden Wochen in der 3. und 4. Doppelstunde von 11:10 -14:30 Uhr im POT112 statt.