Im Vergleich zu einem Flugzeugpropeller oder einem Hubschrauberrotor ist der Proprotor eines Schwenkrotorflugzeugs ein äußerst komplexes System, das unter sehr verschiedenen Betriebsbedingungen arbeitet - von hohen Reisefluggeschwindigkeiten im Flugzeugmodus bis zu Schwebeflug- und Niedriggeschwindigkeitsmanövern im Hubschraubermodus. Darüber hinaus stellt der Übergang zwischen Flugzeug- und Hubschraubermodus eine große Herausforderung für dieses System dar.
Deshalb ist die Echtzeitüberwachung der Reaktionen des Prorotorsystems auf diese unterschiedlichen Betriebsbedingungen von großer Bedeutung. Insbesondere das Überwachen der Schlagbewegung des Rotors ermöglicht es, die Leistung des Kipprotorflugzeugs zu verbessern und die Betriebssicherheit zu erhöhen. Aus diesem Grund entwickeln die Projektbeteiligten im Projekt FLAPsense ein berührungsloses Messsystem zur Echtzeit-Überwachung des Proprotor-Schlagwinkels.
Messanordnung
Skizze der für das FLAPsense Sensorsystem verwendeten Messanordnung und im Sichtbereich angeordnete Beispielmarker (kleines Bild oben rechts)
Das FLAPsense-Sensorsystem soll in den Proprotor integriert werden und mit dem Rotor mitrotieren. Es basiert auf einer optischen Messmethode, die mittels Kameras die Schlagbewegung des Rotorkopfes ermittelt und die Daten an das Avioniksystem sendet. Zusätzlich soll das System die Schwenkbewegung des Rotorkopfes und seine axiale Verschiebung im Betrieb messen. Damit wird die Echtzeitüberwachung der Bewegungen und Verformungen einer Propellernabe während des realen Betriebs möglich. Insbesondere die dadurch gewonnenen Erkenntnisse über das Geschehen im rotierenden System beim Schwenken der Rotationsachse, können so zur Flugsicherheit beitragen und die Betriebsgrenzen von Schwenkrotorflugzeugen erweitern.
Das FLAPsense Sensorsystem basiert auf einer berührungslosen Messtechnik. Dadurch sind keine Komponenten erforderlich, die die Nabe und den Propeller mechanisch miteinander verbinden. Somit werden Gewicht, Betriebskosten und Wartungsaufwand reduziert. Neben der Erfüllung der Messaufgabe ist das Projekt FLAPsense eine Pionierarbeit für die Anwendung anderer optischer Messverfahren (z. B. Verformung des gesamten Blattes, lokaler Oberflächendruck, Übergang oder Strömungsfeld um das Blatt). Einerseits wird es die Schwierigkeiten bei der Installation optischer Messsysteme im rotierenden System lösen, andererseits kann die zu entwickelnde Echtzeit-Bildverarbeitungssoftware auch für andere Kamerainstallationen verwendet werden (z.B. Fahrwerksmessungen, Flügeldeformationsmessungen, Steuerflächenüberwachung, aktive Steuerung).
Das DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik koordiniert das Projekt, entwickelt die Hard- und Software des Sensorsystems und erstellt einen Prototypen.
FLAPsense Sensordesign
FLAPsense Sensordesign: a – Gehäuse in Faserverbundbauweise (aufgebrochene Ansicht); b – Sichtfenster (aufgebrochene Ansicht); c – Objektiv (zweites Objektiv ist ausgeblendet); d – Kameraplatinen; e – Steuerelektronik)
