Forschungsprojekt VARI-SPEED im Rahmen des Luftfahrtforschungsprogramms des BMWI (LuFo)

Die Drehzahl des Hauptrotors von existierenden Hubschraubern ist bis auf wenige Ausnahmen konstant. Diese Einschränkung ist auf die Auslegung des Antriebs sowie auf dynamische Eigenschaften des Rotors zurückzuführen. Studien haben gezeigt, dass sich mit einer variablen Hauptrotordrehzahl von ±25% Leistungseinsparungen von bis zu 20% erreichen lassen. Das Projekt VARI-SPEED zielt darauf ab, ein tragfähiges Hubschrauberkonzept zu entwickeln, das besonders von dieser Technologie profitiert. Darüber hinaus ist es das Ziel die Machbarkeit der Technologie darzustellen.

Entscheidend für eine solche Technologieentwicklung ist die Bereitstellung eines Getriebes, welches die konstante Eingangsdrehzahl aus der Turbine in variable Drehzahlen des Rotors wandel kann. Ebenfalls muss ein Rotorsystem entwickelt werden, welches in einem variablen Drehzahlbereich einsetzbar ist. Die Entwicklung eines auf Drehzahlvariablilität ausgelegten Rotors beinhaltet eine detaillierte Untersuchung der Geometrie, der Festigkeitseigenschaften, und der dynamischen Eigenschaften im Verleich zu Systemen konstante Drehzahl. Zudem ist die Bewertung des Gewichtszuwachses des Getriebes relativ zum Leistungsgewinn durch Drehzahlvariabilität ein entscheidendes Kriterium. Es bedarf der Entwicklung moderner Technologien um dieses Verhältnis möglichs vorteilhaft zu gestalten.

Im Rahmen des Projektes VARI-SPEED haben sich daher die Technische Universität München (TUM), die Technische Universität Wien (TUW) und die Zoerkler Gears GmbH & Co KG als Projektpartner zusammengefunden, um sowohl das Getriebe als auch den Hubschrauber samt seines Rotorsystems als internationales Verbundvorhaben zu untersuchen. Ziel ist es Wissen aufzubauen und neue Technologien zu entwickeln, um in Zukunft den Effizienzvorteil eines drehzahlvariablen Rotorsystems realisieren zu können.

Die Möglichkeit der Verbindung der beiden Förderprogramme LuFo auf deutscher Seite sowie TAKE OFF auf österreichischer Seite bietet ideale Voraussetzungen für die Umsetzung und den Erfolg des Projektes.

Neben der Betrachtung von Konzepten und der Entwicklung von Technologien, welche die Umsetzung der Drehzahlvariabilität ermöglichen, sind Zulassungsaspekte bzw. die Zulassungsfähigkeit, als auch die Risikobewertung und die Analyse von Fehlerszenarien des entwickelten Getriebes und Rotorsystems bedeutende Bestandteile des Projektes VARI-SPEED. Dadurch lassen sich die direkte Umsetzbarkeit in nachfolgenden Projekten und die Zukunftsperspektive dieser Technologie umfassend bewerten.

Publikationen

  • Paschinger, P., Amri, H., Hartenthaler, K., Weigand M.: Compound-Split Drivetrains for Rotorcraft, 43rd European Rotorcraft Forum,Milan, Italy, 2017.

  • Garre, W., Amri, H., Pflumm, T., Paschinger, P., Marco, M., Hajek, M., Weigand M.: Helicopter Configurations and Drive Train Concepts For Optimal Variable Rotor-Speed Utilization, Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress, Braunschweig, Germany, 2016.
  • Garre, W., Pflumm, T., Hajek, M.: Enhanced efficiency and flight envelope by variable main rotor speed for different helicopter configurations, 42nd European Rotorcraft Forum, Lille, France, 2016.
  • Amri, H., Paschinger, P., Weigand, M.: Possible technologies for a variable rotor speed rotorcraft drive train; 42nd European Rotorcraft Forum, Lille, France, 2016.
  • Amri, H., Feil, R., Hajek, M., Weigand, M.: Possibilities and difficulties for rotorcraft using variable transmission drive trains; CEAS Aeronautical Journal, p. 1-12; 2016 [mehr…] [BibTeX]
  • Amri, H., Feil, R., Hajek, M., Weigand, M.: Übersetzungsvariable Getriebe für Drehflügler; 63. Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress; 2014 [mehr…] [BibTeX]