At kontrollere luftstrømmen vil hjælpe med at indvarsle den næste generation af højhastighedshelikoptere

At øge fremadgående hastighed af helikoptere har potentialet til at redde liv ved at fremskynde adgangen til lægehjælp. Center for Flow Physics and Control (CeFPaC) og Center for Mobilitet med Lodret Løft (MOVE) ved Rensselaer Polytechnic Institute samarbejder om at løse denne udfordring, med støtte fra bevillinger fra hærens forskningskontor og det israelske forsvarsministerium.

Forskere fra de to Rensselaer-centre vil udvikle og teste metoder til at få helikoptere til at flyve hurtigere og mere effektivt ved at kontrollere strømmen og udskillelsen af ​​luft over deres vinger.

"Spørgsmålet er:Hvordan flyver du ved meget høje hastigheder, mens du forsøger at afbøde virkningerne af omvendt flow?" sagde Farhan Gandhi, direktøren for MOVE.

Når en helikopter går i fremadflyvning, den fremadskridende side af bladet - der bevæger sig ind i vinden - ser meget højere hastigheder end den tilbagegående side. Efterhånden som dette fænomen øges, områder med omvendt flow begynder at udvikle sig, generere negativ løft og træk.

Det kræver meget kraft og energi at overvinde disse forhold, reducere den afstand, en helikopter kan rejse, før den løber tør for brændstof, eller reduktion af nyttelast for at gøre plads til ekstra brændstof.

Gennem dette partnerskab, Gandhi og hans team vil bygge videre på deres forskning og designe en klinge, der er formet på en sådan måde, at den kan afbøde omvendt flow. Michael "Miki" Amitay, direktøren for CeFPaC, og hans team vil derefter teste disse designs med modelvinger inde i en avanceret vindtunnel.

"Vi er nødt til at forstå, hvordan - under disse forhold - løftet genereres, hvordan du kan reducere luftmodstanden, og hvordan du kan kvantificere det, " sagde Amitay. "Alt det kan vi studere, og test, her."

"Den amerikanske hær og industripartnere arbejder i øjeblikket hårdt på at udvikle den næste generation af rotorfartøjer. Denne grundlæggende undersøgelse vil afdække nye metoder til at manipulere flows fysik for at tillade effektiv skabelse af løft og fremdrift, " sagde Matthew Munson, programleder, program for væskedynamik, på Hærens Forskningskontor, et element af U.S. Army Combat Capabilities Development Command's Army Research Laboratory. "Denne forskning har et stort potentiale til at muliggøre køretøjerne 'efter næste' ved smart at styre aerodynamiske kræfter."

Amitay og hans team er allerede begyndt at teste, og han sagde, at de har fundet ud af, at ved at ændre formen på bladet, de kan reducere luftmodstanden med 50 procent.

Men holdenes forskning kan ikke stoppe der. Strømningsforholdene under svævning og fremadgående bevægelse er forskellige, så at ændre klingeformen for at forbedre den ene tilstand vil have en negativ effekt på den anden.

Derfor vil Gandhis team også udvikle et aktiveringssystem, der vil tillade en ændring i konfigurationen af ​​bladene under drift.

"Du skal klare at klare dig godt i begge stater, og det er her, formændring eller geometritilpasning begynder at komme ind, " sagde Gandhi.

Denne type tværfaglig forskning er en fysisk legemliggørelse af The New Polytechnic, den innovative model, der informerer forskningen hos Rensselaer, som søger at løse globale udfordringer ved at samle de bedste ideer og eksperter på alle områder.

Amitay håber, at denne forskning ændrer den måde, fremtidige højhastighedshelikoptervinger er designet på. Ud over at beskytte militært personel mod fjendens ild og forbedre deres redningsindsats, han sagde, at der også er klare civile ansøgninger.

"I situationer, hvor tiden betyder noget, som når medicinsk personale hjælper forbrændingsofre eller mennesker i bilulykker, " Amitay sagde, "hvis du kan flyve hurtigere uden at gå på kompromis med ydeevnen, det er det, vi tror er løsningen."