Het Moskouse Luchtvaartinstituut (MAI) heeft een reeks computertechnieken ontwikkeld om het ontstaan van een Vortex Ring State of wervelringtoestand (VRS) in helikopters te voorspellen.
Het doel van het team was om daalomstandigheden na te bootsen met verticale snelheden van ongeveer 600-2000 ft/min, waarbij de door de hoofdrotor opgewekte luchtstroom begint te interageren met de omgevingsluchtstroom en overgaat in een re-circulatiepatroon rond de bladen. Dit regime vermindert de stuwkracht van de rotor en verhoogt de trillingsniveaus, wat een gevaar vormt voor een veilige landing.
Traditionele benaderingen bieden slechts beperkt inzicht. Vluchtproeven brengen grote veiligheidsrisico's met zich mee voor de bemanning en vereisen uitgebreide voorbereiding van de helikopter. Testopstellingen op de grond stellen hoge eisen aan energie en instrumentatie. MAI heeft twee complementaire methoden ontwikkeld die een snelle beoordeling van de rotorstromingstoestand mogelijk maken.
De eerste methode
Is een numeriek schema voor het berekenen van de aerodynamische eigenschappen van een hoofdrotor tijdens de ontwikkeling van VRS. Het is gebaseerd op langdurig onderzoek binnen de afdeling naar snelheids- en drukverdelingen in het rotorwakegebied. Het algoritme integreert rotorgeometrie en operationele parameters, waardoor de voorspellingsnauwkeurigheid wordt verbeterd, aangezien VRS afhankelijk is van de relatie tussen geïnduceerde snelheid, verticale daalsnelheid en rotor-schijfhoek.
De tweede methode
Identificeert de grenzen van het gebied waarin de wervelringtoestand ontstaat. De ontwikkelaars gebruikten aerodynamische gegevens van de rotor om een criterium te definiëren dat de overgang van normale naar recirculerende stroming aangeeft. Dit maakt het mogelijk om het vlieggebied te bepalen waarbinnen de helikopter een specifieke reactie van de piloot vereist.
De onderzoeksresultaten maken het mogelijk om de vlucht-dynamische modellen die in simulatoren worden gebruikt te verfijnen. Dankzij de bijgewerkte berekeningen kunnen instructeurs daalscenario's programmeren die de karakteristieke effecten van verticale daalsnelheid (VRS) nabootsen, waardoor de kwaliteit van de pilotenopleiding verbetert. De bevindingen kunnen ook bijdragen aan de ontwikkeling van vlieghandleidingen door de aanbevelingen voor veilige verticale daalsnelheden en de besturing van helikopters in de buurt van gevaarlijke omstandigheden te verfijnen.
Het project is nog niet afgerond. Hoewel de eerste fase achter de rug is, blijft verdere aanpassing nodig van de methoden voor geavanceerde rotorcraft, zoals hogesnelheidshelikopters, converteerbare VTOL-configuraties en kleine onbemande helikopters, die allemaal een vortexringtoestand kunnen ervaren en een gedetailleerde analyse vereisen.
Als je even je geheugen wil opfrissen over VRS - klik hier