Η Τεχνολογία των Ελικοπτέρων

Τι είναι τα ελικόπτερα

Εργ.Αεροδυναμική

ς,ΕΜΠ

Καθ. Γ.Μπεργελές

ΚατηγορίεςΕλικοπτέρων

Υβριδικό αεροσκάφοςTilt-rotor

Τυπικό ελικόπτερο

Εργ.Αεροδυναμική

ς,ΕΜΠ

Καθ. Γ.Μπεργελές

Πως λειτουργεί μιά έλικα Ι

U = ταχύτητα πτήσης

έλικα

η σχετική ταχύτητα του αέραως προς το αεροσκάφος

είναι:-U

η σχετική ταχύτητα του αέραως προς το αεροσκάφος

είναι:-U+δu

η διαφορά ταχύτητας δu αντιστοιχεί σε διαφορά ορμής για μιάμάζα αέρα δm που διαπερνά το δίσκο της έλικας οπότε από το

θεώρημα ορμής θα ασκείται στην έλικα δύναμη ώσης F

F

Εργ.Αεροδυναμική

ς,ΕΜΠ

Καθ. Γ.Μπεργελές

Πως λειτουργεί μιά έλικα ΙΙ

-U

ωr

ωr

Εργ.Αεροδυναμική

ς,ΕΜΠ

Καθ. Γ.Μπεργελές

Πως λειτουργεί μιά έλικα ΙΙΙ

ταχύτητα παράλληληστο δίσκο της έλικας

ταχύτηταπαράλληληστον άξονατης έλικας

ωr

γωνία βήματος

γωνία βήματος

Εργ.Αεροδυναμική

ς,ΕΜΠ

Καθ. Γ.Μπεργελές

Πως λειτουργεί μιά έλικα ΙV

Εργ.Αεροδυναμική

ς,ΕΜΠ

Καθ. Γ.Μπεργελές

αν η κύρια έλικα τεθείσε γωνία ως πρός τηκατεύθυνση πτήσης(tilting) τότε η οριζό-

ντια συνιστώσα της δύναμης δίνει τη ώση που κινεί τοελικόπτερο

Πως λειτουργεί ένα ελικόπτερο Ι

η κύρια έλικα κατα τηπεριστροφή της δίνειδύναμη κάθετη στοεπίπεδό της που κατάκύριο λόγο αποτελείτην άνωση

Εργ.Αεροδυναμική

ς,ΕΜΠ

Καθ. Γ.Μπεργελές

Πως λειτουργεί ένα ελικόπτερο ΙΙ

Εξ’ αιτίας της περιστροφήςδημιουργείται ροπή τουτείνει να περιστρέφει τηνάτρακτο...

Τη ροπή αυτή αναιρεί ηροπή που προσδίδει ηδύναμη της ουραίας έλικας

Εργ.Αεροδυναμική

ς,ΕΜΠ

Καθ. Γ.Μπεργελές

Πως λειτουργεί ένα ελικόπτερο ΙΙΙ

Ο έλεγχος ενός ελικοπτέρουρυθμίζεται από τους μηχανισμούςτης πλύμνης

Pitch angle = Γωνία βήματοςSwash plate = Δίσκος ρύθμισηςConing = Γωνία κώνου

Τeeter Hinge = Αρθρωση«τραμπάλας»

Εργ.Αεροδυναμική

ς,ΕΜΠ

Καθ. Γ.Μπεργελές

Πως λειτουργεί ένα ελικόπτερο ΙV

με την αλλαγή κλίσης του δίσκουρύθμισης περνάμε από τη φάσηαπογείωσης/προσγείωσης στη κανονικήπτήση ενώ επίσης ρυθμίζουμε την ώση

με την γραμμική κίνηση του δίσκουρύθμισης αλλάζουμε το βήμα ή/και τηγωνία κώνου

η αλλαγή βήματος ελέγχειτα φορτία πουαναπτύσσονται

Εργ.Αεροδυναμική

ς,ΕΜΠ

Καθ. Γ.Μπεργελές

Τι περιλαμβάνει η σχεδίαση ενόςελικοπτέρου

• Αεροδυναμική των πτερυγίων (σχήμα αεροτομών, κατανομή χορδής και συστροφής)

• Αεροελαστική ανάλυση (στερεότητα πτερυγίων γιααντοχή σε ακραία φορτία και κόπωση, μηχανισμοίελέγχου κομβίων κ.α.)

• Αερακουστική ανάλυση (εκτίμηση και έλεγχοςθορύβου μέσα και έξω από το ελικόπτερο)

• Ανάλυση ευστάθειαςΕργ.Αεροδυναμική

ς,ΕΜΠ

Καθ. Γ.Μπεργελές

Η τρέχουσα τεχνολογική βάση Ι

• Δεκαετίες 60-70• Κυριαρχεί η χρήση δοκιμών• Οι υπολογισμοί χρησιμοποιούνται επικουρικά

• Δεκαετίες 80-90Υπάρχει πίεση για ακριβέστερες και καλύτερεςσχεδιάσεις καθώς και για συντόμευση στο μισό τηςφάσης ανάπτυξης μέχρι το τελικό προιόν• Οι δοκιμές γίνονται ακριβές• Οι υπολογιστικές διαδικασίες σχεδίασης κερδίζουν έδαφοςκαταλαμβάνοντας το 50%Εργ.Α

εροδυναμικής,Ε

ΜΠ

Καθ. Γ.Μπεργελές

Η τρέχουσα τεχνολογική βάση ΙΙ

• Υπολογιστικές Δυνατότητες• Μη-συνεκτικοί υπολογισμοί μπορούν να γίνουν σε πλήρεςελικόπτερο

• Συνεκτικοί υπολογισμοί μπορούν να γίνουν σε μεμονωμένηέλικα

• Πειραματικές Δυνατότητες• Αεροσήραγγα DNWδιατομή 8x9m ανοικτού τύπου και ταχύτητες έως και διηχητικές

• Αεροσήραγγα DERAδιατομή 5x6m κλειστού τύπου με ροή υπό πίεση

• Αεροσήραγγες ONERAδιαφόρων μεγεθών κλειτού τύπου με δυνατότητα πτητικώνδοκιμών

Εργ.Αεροδυναμική

ς,ΕΜΠ

Καθ. Γ.Μπεργελές

Η συμμετοχή του ΕΜΠ

• PROPWING (1990-1994)Συμμετοχή στη ανάλυση αεροδυναμικής συμπεριφοράς τουπρώτου Ευρωπαϊκού υβριδικού αεροσκάφους (EUROFAR) πουδεν κατασκευάστηκε τελικά.

• HELIFLOW (1997-2001)Ανάπτυξη υπολογιστικών μεθόδων ολοκληρωμένηςαεροδυναμικής, αεροελαστικής και αερακουστικής ανάλυσηςπλήρους ελικοπτέρου.

• TILTAERO (2001-2004)Συμμετοχή στη ανάλυση αεροδυναμικής συμπεριφοράς τουνέου υβριδικού αεροσκάφους με συνεργασία όλων τωνΕυρωπαίων κατασκευαστών.

Εργ.Αεροδυναμική

ς,ΕΜΠ

Καθ. Γ.Μπεργελές