Effects of Trailing Edge Flaps on The Aerodynamics and Performance Characteristics of Rotor Blades

Aktif Firar Kenarı Flabının Rotor Palaları Üzerindeki Aerodinamik vePerformans Etkileri

Abstract

In the present study, helicopter rotor blades with trailing edge flaps are studied to analyze their aerodynamic and performance characteristics for hover conditions. The effect of different characteristics of trailing edge flaps, i.e. flap cord, flap span, the radial location of the flap along the blade and flap deflection angle are inspected. Preliminary calculations are conducted using the properties of BO105 rotor. In order to examine the parameters of the rotor blade, an in-house aerodynamic code is developed by applying the Blade Element Momentum Theory formulations with tip loss effects and XFoil program is used to find 2-D airfoil characteristics. Consequently, effects of several parameters of trailing edge flap concept are demonstrated in several figures where variation of the Flap authority (FA) and the figure of merit authority (FMA) are examined. Flap authority is more affected by the change of Sp, Cr, Md, δ parameters in cases where the thrust coefficient is low. It is directly proportional to the change of each of the flap parameters with the change of the FA value. The FMA increases in low-loaded blades when the flaps approach the root, while it decreases when the flaps are positioned towards the blade tip.

Özet

Bu çalışmada, üzerinde firar kenarı flabı bulunan helikopter rotor palleri aerodinamik ve performans özellikleri, askıda kalma uçuşu için analiz edilmiştir. Firar kenarı flaplarının flap veteri, flap açıklığı, flapların radyal doğrultudaki konumları ve oturma açuları performans ve aerodinamik özellikler açısından incelenmiştir. Rotor aerodinamilk ve performansı için yapılan ön hesaplar BO105 helikopterinin özellikleri ullanılarak yapılmıştır. Ardından rotor palası üzerindeki aerodinamik ve performans verilerini hesaplamak için Pala Elemanı Momentum Teorisi kullanılarak ve uç kayıpları hesaba katılarak bir kod geliştirilmiştir. Bu kodun içerisinde kullanılacak olan iki boyutlu kanat kesidi özelliklerini bulmak için ise Xfoil programından yararlanılmıştır. Sonuç olarak, firar kenarı flabı için askıda kalma uçuş şartlarında bir çok parametrenin etkisi incelenmiş ve sonuçlar flap verim oranı ve verimlilik artım oranı değerleri kullanılarak çeşitli grafiklerle sunulmuştur. Sonuç olarak flap verim oranı (FA), pal taşıma katsayısının düşük olduğu durumlarda Sp, Cr, Md, δ parametrelerinin değişiminden daha çok etkilenmektedir. FA değerinin değişimi ile flap parametrelerinin her birinin değişimi ile doğru orantılıdır. Verimlilik artım oranı (FMA) ise düşük yüklemeli pallerde flapların köke yaklaştığı durumlarda artarken flapların pal ucuna doğru konumlandırıldığı durumda azalmaktadır. Bu demek oluyor ki, rotor performansı Md nin düşük ve diğer parametrelerin yüksek yolduğu durumda artmakta, rotor itkisi ise tüm flap parametrelerinin yüksek olduğu durumda artış göstermektedir.