블레이드 형상

블레이드 형상 - Berp tips blade

BERP rotor blades 설계는 British Experimental Rotor Program에서 개발되었습니다. 최초의 BERP rotor blades는 Westland Helicopters와 Royal Aircraft Establishment 사이의 조인트 벤처 프로그램으로 Martin Lowson 교수를 공동 특허자로하여 1970 년대 후반에서 1980 년대 중반에 개발되었습니다. 최초 목표는 새로운 디자인과 재료를 사용하여 헬리콥터 리프팅 기능과 최대 속도를 높이는 것이 었습니다.

작동 원리

정방향 비행에서 압축 효과를 줄이려는 경우 로터 블레이드의 끝 부분에서 스윕을 사용할 수 있습니다. 많은 현대 헬리콥터는 블레이드 팁에서 간단한 스윕 백을 사용합니다. 예는 UH-60 Blackhawk 및 AH-64 Apache입니다.

그러나 블레이드 탄성 축보다 후방에 중심점이나 공기 역학적 중심 이동이 없기 때문에 (예 : 공기 역학적 및 관성 커플 링이 바람직하지 않을 수 있음), 팁을 앞으로 이동시켜야합니다. 마하 수는 블레이드를 따라 변화하므로 일정한 스위프 각을 사용할 필요가 없으므로 전진 영역 이동의 양을 최소화함으로써 최소로 유지할 수 있습니다.

BERP 블레이드의 설계에 사용 된 방법론은 블레이드에 수직 인 유효 마하 수가 스윕 영역에 걸쳐 명목상 일정하게 유지되도록합니다. BERP 블레이드의 큰 부분에 적용된 최대 스윕은 30도이며 팁은 무 차원 반경 r / R = cos 30 = 반경 86 %에서 시작됩니다. 이 팁 영역의 면적 분포는 압력의 평균 팁 중심이 블레이드의 탄성 축에 위치하도록 구성됩니다. 이것은 로컬 1 / 4- 코드 축의 위치를 ​​반경 86 % 앞으로 오프셋함으로써 수행됩니다.이 오프셋은 또한 선행 가장자리 (노치라고 함)에서 불연속성을 발생 시키므로 다른 흥미로운 효과가 발생합니다. 예를 들어 Navier-Stokes 방정식을 기반으로 한 CFD 코드를 사용한 최근의 계산에 따르면이 "노치"는 실제로 블레이드의 충격파 강도를 더욱 감소시키는 데 도움이됩니다. 따라서 스윕의 기본 효과 이상으로 노치의 예기치 않은 부산물은 압축 효과를 더욱 줄이는 데 도움이됩니다.

우리는 또한이 종류의 스윕 팁 기하 구조가 반드시 디스크의 후퇴 측에 해당하는 높은 공격 각도에서 블레이드의 성능을 향상시키지 않는다는 것을 인식해야합니다. 사실, 경험에 의하면 휩쓸린 팁 블레이드는 표준 블레이드 팁에 비해 열등한 스톨 특성을 가질 수 있습니다.

BERP 블레이드는 높은 마하 수 및 낮은 각도의 각도에서 스윕 팁으로 수행되는 최종 형상을 사용하지만 실속없이 매우 높은 각도로 팁을 작동 할 수 있습니다. 이 후자의 속성은 팁의 가장 바깥 쪽 부분 (대략 2 % 외측)의 스윕 (sweep)을 현저한 공격 각도가 선단 흐름 분리를 야기하는 값 (70도)으로 급격히 증가시킴으로써 얻어졌다.

리딩 엣지가 매우 휩쓸 리기 때문에,이 리딩 엣지 분리는 리딩 엣지 둘레에서 롤링하고 결국 델타 윙 항공기와 같이 상부 표면 상에 위치하는 와류 구조로 발전한다. 이 메커니즘은이 지역에서의 에어로 포일의 리딩 에지를 상대적으로 예리하게함으로써 향상됩니다.

공격 각이 증가함에 따라이 소용돌이가 평면 형상을 따라보다 완만하게 스윕 된 영역으로 이어지는 선단을 따라 한 지점에서 더 멀리 앞으로 나아 가기 시작합니다.충분히 높은 공격 각에서, 볼텍스는 "노치"영역 근처의 선단 가장자리의 가장 앞쪽 부분에 근접하여 시작합니다.

강력한 "노치 (notch)"와류가 형성되어 블레이드를 가로 질러 흐름 방향으로 이어지는 것이 입증되었습니다. 이 와류는 공기 역학적 울타리와 같이 작용하여 흐름 분리 영역이 팁 영역으로 침투하는 것을 방해합니다. 더 큰 공격 각이 도달 할 때까지 (22도 부근에서) 흐름이 크게 분리 될 때까지 공격 각이 더 증가하면 흐름 구조에 거의 변화가 없습니다. 기존의 팁 평면도의 경우 약 12 ​​도의 국지적 각도에서 비슷한 총 유실이 발생할 것으로 예상됩니다.

따라서 BERP 블레이드는 전진 블레이드에 대한 압축 효과를 줄이고 후진 스톨의 후퇴 시작을 지연시킴으로써 두 세계를 최대한 활용할 수 있습니다. 최종 결과는 작전 비행 봉투의 상당한 증가입니다.

프로그램

초기 프로그램 인 BERP I은 복합 동익 블레이드의 설계, 제조 및 검증에 대해 연구했습니다. 이것은 Westland Sea King을위한 새로운 메인 로터와 테일 로터 블레이드를 생산하게되었습니다. 첫 번째로 이어지는 두 번째 프로그램 인 BERP II는 미래의 로터 블레이드 용 고급 에어로 파일 섹션을 분석했습니다. 이것은 BERP III 프로그램에 입력됩니다.

BERP III 디자인은 로터 블레이드의 바깥 쪽을 향한 노치를 가지고 있으며, 노치에서 노치의 내부에 비해 블레이드의 끝까지 더 많은 양의 스윕 백이 있습니다. BERP III는 Westland Lynx 헬리콥터에서의 기술 데모에서 최고조에 달했다. 1986 년에 Lynx는 등록 된 G-LYNX를 특별히 수정했고 Trevor Egginton에 의해 조종하여 15 km와 25 km 코스에서 헬리콥터의 절대 속도 기록을 400. 87 km / h (249.09 mph)에 도달하도록 설정했습니다. 성공적인 기술 데모에 이어 BERP III 블레이드가 생산되었습니다.

BERP IV는 새로운 에어로 포일, 수정 된 블레이드 팁 모양 및 증가 된 블레이드 비틀림을 사용합니다. 29 시간의 테스트 후, "로터의 비행 엔벨로프 성능을 개선하고 호버 및 전방 비행에서의 전력 요구를 줄이고, 다양한 이륙 중량에 대한 기체 및 엔진 진동 감소"를 발견했습니다. 추가적으로 "로터 허브 적재는 현재 EH101 헬리콥터에 장착 된 BERP III 블레이드와 같거나 적습니다. 앞 가장자리 침식을 방지하기 위해 블레이드는 영국 해군 Sea Kings에 사용 된 폴리 우레탄 대신 고무 기반 테이프를 사용합니다. 검사를 받으면 195 분 39 분 동안 5 배 더 오래 걸리는 것으로 판명되었습니다. 2007 년 8 월에 프로그램이 종료되었습니다.