De in Nederland wonende Belg, Laurent Declerck, heeft de Professor J. Kooy-prijs 2020 ontvangen voor zijn afstudeerproefschrift over de prestaties en de vliegeigenschappen van compound helikopters. De Prof. Kooy prijs wordt georganiseerd door het Nederlands KIVI (Koninklijk Instituut Van Ingenieurs).
Compound helikopters kunnen verticaal opstijgen en landen maar kunnen eens in de lucht door middel van kleine vleugels en een propeller veel sneller vliegen dan conventionele helikopters.
Laurent Declerck (25) is net afgestudeerd aan de TU Delft (NL) als Master of Science Aerospace Engineering en is reeds sinds zijn jeugd bezeten door de luchtvaart en helikopters in het bijzonder. Hoe hij kwam bij de compound helikopters voor zijn afstudeerproefschrift ? Zegt Declerck: " Ik had zin om mijn onderzoek te doen over helikopters, een domein waar de ontwerpruimte nog groot is. De combinatie van de flight dynamics en rotor aerodynamics vond ik heel boeiend tijdens het simuleren van een compound helikopter."
Het concept van compound helikopters herleeft omdat de operationele behoeften de mogelijkheden van rotorcrafts overtreffen boven de huidige normen. De samengestelde helikopter kan worden gezien als een mix tussen een vliegtuig met vaste vleugels en een conventionele helikopter. Het beschikt over zowel een volledig bestuurbare rotor als vleugels, lift, rolroeren en een duwpropeller bij de staart.
Dit concept kan de wendbaarheid vergroten vanwege de unieke combinatie van bedieningselementen en de vliegsnelheden verhogen door de lift van de hoofdrotor te ontladen en deze opnieuw te verdelen over de vaste vleugels. Sneller vliegen met hogere belastingsfactoren brengt echter kosten met zich mee! Hoge belastingen in de hoofdrotornaaf en rotorbladen worden verwacht.
Aangezien de compound helikopter zijn rotor en extra duwpropeller, vleugelkleppen en lift kan besturen, kunnen sommige besturingsingangen als overbodig worden beschouwd. Dit betekent dat meerdere combinaties van de besturingen een (bijna-) identieke helikopterstatus kunnen bereiken. Deze unieke configuratie biedt de mogelijkheid om de redundante bedieningselementen te gebruiken voor structurele belastingvermindering. Naast de primaire functie van het uitvoeren van manoeuvres, krijgen de bedieningselementen een tweede doel: het verminderen van lasten.
De Amerikaanse regering heeft samen met de Amerikaanse rotorcraft-industrie een gezamenlijk programma opgezet: "Rotorcraft Handling Qualities Requirements for Future Configurations and Missions" door het National Army Rotorcraft Technology Center van het Amerikaanse leger. Binnen dit programma worden nieuwe missie-taakelementen voorgesteld.
Het proefschriftonderzoek richt zich op het nieuwe break-turn missie-taakelement dat wordt uitgevoerd door een compound versie van de UH-60A Black Hawk. De break-turn is een ontwijkend manoeuvre waarbij de rotorcraft een agressieve koerswijziging van 90° maakt bij hoge vliegsnelheden. Vliegproeven op conventionele helikopters laten het verband zien tussen kritische naafbelastingen van de hoofdrotor en hoge vliegsnelheden in combinatie met hoge belastingsfactoren. Deze kritieke omstandigheden worden verwacht tijdens de uitvoering van de break-turn.
Het proefschrift van Declerck onderzoekt de haalbaarheid van het gebruik van de redundante bedieningselementen van een compound UH-60A Black Hawk om belastingen in de hoofdrotornaaf en rotoren te verlichten tijdens de uitvoering van break-turn. Een systeem voor actieve belastingvermindering streeft ernaar de rotornaaf en lasten op de rotorbladen gedurende hun operationele levensduur te verminderen. Dit verlaagt de onderhoudskosten en verbetert de betrouwbaarheid van componenten.
Het proefschrift laat zien hoe het klapperen van het rotorblad aanzienlijk kan worden verminderd door een combinatie van de laterale cyclische en rolroerbediening te gebruiken om rolmanoeuvres uit te voeren. Het verminderen van het klapperen van het blad resulteert in een lagere rotorbelasting zonder een verslechtering van de kwaliteit van de besturing.
Het is duidelijk dat de resultaten van het proefschrift van Laurent Declerck zullen gebruikt worden in ontwikkeling van nieuwe compoundhelikopters want het is duidelijk dat de ontwerpmogelijkheden en verbeteringen bij helikopters en zeker bij compoundhelikopters nog zeer groot is.
De compoundhelikopter staat terug in de belangstelling sinds de ontwikkeling van de X2 technologie en de S-97 Raider van Sikorsky. Heel recent werd de de Sikorsky Raider X, een coaxiale compoundhelikopter, door het Amerikaans leger geselecteerd als een van de twee mogelijke kanshebbers in het FARA-programma. Het FARA-programma moet de keuze maken voor de toekomstige aanvals- en verkenningshelikopter van het Amerikaans leger.
In elk geval knap werk van Laurent Declerck waarvoor hij de Professor J.Kooy-prijs 2020 heeft ontvangen. We wensen hem er dan ook heel veel succes mee en ook heel veel succes in zijn toekomstige projecten.
Video:
