Performance of quiet helicopter

• Autorzy: Stanisławski Jarosław

Identyfikatory

DOI

10.2478/tar-2020-0001

Warianty tytułu

PL

Osiągi cichego śmigłowca

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Noise generated by helicopters is one of the main problems associated with the operation of rotorcrafts. Requirements for reduction of helicopter noise were reflected in the regulations introducing lower limits of acceptable rotorcraft noise. A significant source of noise generated by helicopters are the main rotor and tail rotor blades. Radical noise reduction can be obtained by slowing down the blade tips speed of main and tail rotors. Reducing the rotational speed of the blades may decrease rotor thrust and diminish helicopter performance. The problem can be solved by attaching more blades to main rotor. The paper presents results of calculation regarding improvement of the helicopter performance which can be achieved for reduced rotor speed but with increased number of rotor blades. The calculations were performed for data of hypothetical light helicopter. Results of simulation include rotor loads and blade deformations in chosen flight conditions. Equations of motion of flexible rotor blades were solved using the Galerkin method which takes into account selected eigen modes of the blades. The simulation analyzes can help to determine the performance and loads of a quiet helicopter with reduced rotor speed within the operational envelope of helicopter flight states.

PL

Hałas generowany przez śmigłowce jest jednym z głównych problemów związanych z eksploatacją wiropłatów. Wymagania ograniczenia hałasu śmigłowców znalazły odzwierciedlenie w przepisach zakładających zmniejszenie hałasu wytwarzanego przez wiropłaty. Znaczącym źródłem hałasu generowanego przez śmigłowce są łopaty wirnika nośnego oraz śmigła ogonowego. Znaczące obniżenie hałasu może być uzyskane w wyniku zmniejszenia prędkości końcówek łopat wirnika i śmigła ogonowego. Zmniejszenie prędkości obrotowej łopat pociąga za sobą spadek wytwarzanego ciągu wirnika i zmniejszenie osiągów śmigłowca. Rozwiązaniem problemu może być zastosowanie większej liczby łopat wirnika. W pracy przedstawiono obliczeniowe wyniki dotyczące możliwych do uzyskania osiągów śmigłowca przy obniżonej prędkości obrotowej wirnika i zwiększonej liczbie łopat. Obliczenia przeprowadzono dla danych masowych hipotetycznego śmigłowca lekkiego. Wykonano symulacyjne obliczenia obciążeń wirnika i odkształceń łopat w kilku stanach lotu śmigłowca rozwiązując równania ruchu elastycznych łopat wirnika z zastosowaniem metody Galerkina przy uwzględnieniu wybranych postaci własnych łopat. Uwzględniono możliwość regulacji obrotów wirnika w zależności od stanu lotu. Przeprowadzone analizy mogą znaleźć zastosowanie przy określaniu parametrów wirnika cichego śmigłowca ze zmniejszoną prędkością wirnika dla obwiedni stanów lotu śmigłowca.

Słowa kluczowe

EN

helicopter; noise; rotor loads

PL

śmigłowiec; hałas; obciążenia wirnika

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Sieci Badawczej Łukasiewicz - Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Transactions on Aerospace Research
• Rocznik: 2020
• Tom: Nr 1 (258)
• Strony: 1--17
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., wykr., wzory

Twórcy

autor

Stanisławski Jarosław

• Łukasiewicz Research Network ‒ Institute of Aviation Al. Krakowska 110/114, 02-256 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] https://eu.azcentral.com/story/news/local/arizona-environment/2017/09/29/grand-canyon-airtours-conservationists-hear-noisy-helicopters-tribes-sees-economic-returns/588119001 [access 2019-06-10]
• [2] Moorman, R. W., 2015, ”Noise in the Parks”, Vertiflite, March/April, pp. 34-38.
• [3] Hampson, M., 2014, ”OEM Perspectives on Noise”, Vertiflite, January/February, pp. 18-23.
• [4] https://www.hlnug.de/fileadmin/dokumente/laerm/gesetze/flugverkehr/ICAO_Annex16_Volume1.pdf [access 2019-06-10]
• [5] https:/easa.europa.eu/easa-and-you/environment/easa-certification-noise-levels [access 2019-06-12]
• [6] Botre, M., Brentner, K. S., Horn, J. F. and Wachspress, D., 2019, ”Validation of Helicopter Noise Prediction System with Flight Data”, Vertical Flight Society 75th Annual Forum & Technology Display, Philadelphia, Pennsylvania, May 13-16.
• [7] Watts, M. E., Greenwood, E. and Stephenson, J. H., 2016, „Measurement and Characterization of Helicopter Noise at Different Altitudes”, American Helicopter Society 72nd Annual Forum & Technology Display, West Palm Beach, Florida, May 16-19.
• [8] Boyd, D. D., Greenwood, E., Watts, M. E. and Lopes, L. V., 2017, ”Examination of a Rotorcraft Noise Prediction Method and Comparison to Flight Test Data”, NASA-TM-2017-219370, Langley Research Center, Hampton, Virginia.
• [9] Greenwood, E., 2017, ”Helicopter Flight Procedures for Community Noise Reduction”, American Helicopter Society 73rd Annual Forum & Technology Display, Fort Worth, Texas, May 9-11.
• [10] https://cordis.europa.eu/docs/publications/1247/124772131-6_en.pdf – Friendcopter Publishable Final Activity Report, 2009. [access 2019-10-01]
• [11] Rauch, P., Gervais, M., Cranga, P., Baud, A., Hirsch, J-F., Walter, A. and Beaumier, P., 2011, ”Blue EdgeTM: The Design, Development and Testing of a New Blade Concept”, American Helicopter Society 67th Annual Forum, Virginia Beach, Virginia, May 3-5.
• [12] Delrieux Y., 2014, ”From design to flight testing: overview of rotorcraft acoustic research at Onera for industrial applications”, Journal AerospaceLab, Issue 7, June 2014.
• [13] https://www.theengineer.co.uk/airbus-helicopters-bluecopter-reduces-noise-and-fuel-consumption/ [access 2019-06-06]
• [14] Han, D., Pastrikakis, V. and Barakos, G. N., 2016, ”Helicopter performance improvement by variable rotor speed and variable blade twist”, Aerospace Science and Technology, 54, pp. 164-173.
• [15] Stevens, M. A., Lewicki, D. G. and Handschuh, R. F., 2015, ”Concepts for Multi-Speed Rotorcraft Drive System – Status of Design and Testing at NASA GRC”, American Helicopter Society 71st Annual Forum, Virginia Beach, Virginia, May 5-7.
• [16] Khoshlahjeh, M. and Gandhi, F., 2013, ”Helicopter Rotor Performance Improvement with RPM Variation and Chord Extension Morphing”, American Helicopter Society 69th Annual Forum, Phonix, Arizona, May 21-23.
• [17] Ropelewski, R. R., 1971, ”Army, Hughes Demonstrate OH-6 Modified into ‘Quiet’ Helicopter”, Aviation Week & Space Technology, March 1, p. 15.
• [18] ”Whisper Jet to keep canyon quiet”, 2000, Flight International, 1-7 February, p. 29.
• [19] Johnson, W., 2013, „Rotorcraft Aeromechanics”, New York, Cambridge University Press.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).