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In dieser Arbeit werden die Mechanismen der Uirmerzeugung bei Hubschrauberheck rotor en und die wichtigsten EinfluBgroBen untersucht. Durch die StOrung der AnstromverhaItnisse kommt es zu einer stark erhOhten Schallabstrahlung des Rotors. Als StOrung der Heckrotoranstromung wirken die Randwirbel des Hauptrotors und sein Abwindfeld. Eine weitere Storquelle fUr die Anstromung ist das Seitenleitwerk des Hubschraubers. Die Wirkungen dieser StOrungen auf die Uirmerzeugung wurden experimentell und theoretisch untersucht. Da die experimentellen Untersuchungen nicht an einem Originalhubschrauber durch gefUhrt werden konnten, wurde ein PrUfstand gebaut, in dem der Hauptrotor Randwirbel mit Hilfe eines kleineren Rotors simuliert werden konnte und ein Original-Heckrotor des Hubschraubers Bell UH-ID verwendet wurde. Es wurden Schalldruckmessungen in einem Hallraum durchgefUhrt, auBerdem wurden die instationaren DrUcke gemessen, die sich auf den Heckrotorblattern infolge der Blatt-Wirbel Interaktionen einstellten. Weiterhin wurde ein Verfahren entwlckelt, mit dem die Storgeschwindigkeiten, die yom Randwirbel und dem Abwind an den Rotorblattern hervorgerufen werden, berechnet werden konnten. Von den StOrgeschwindigkeiten ausgehend wurden die instationaren Krafte mit Hilfe von Singularitatenverfahren bestimmt, die als Eingabedaten fUr ein Rechenverfahren dienten, mit dem das yom Heckrotor erzeugte Schallfeld ermittelt werden konnte. Als wichtigste Ergebnisse der Untersuchungen sind festzuhalten: Durch wirbelinduzierte Kraftschwankungen auf Heckrotorblattern wird eine erhohte Schallabstrahlung verursacht. Diese Larmerhohung erfolgt insbesonders durch eine Anhebung der Schallpegel der Harmonischen des Drehklangs. Eine Erhohung der Heckrotordrehzahl fUhrt zu einer Zunahme des Schalldrucks etwa mit der dritten Potenz der Blattspitzengeschwindigkeit. Eine Zunahme der Zirkulation in den Randwirbeln verursacht eine Erhohung der Schallabstrahlung.
Inhalt
1. Einleitung.- 2. Versuchsanlagen.- 2.1 Heckrotorprüfstand.- 2.2 Prüfstand zur Erzeugung von Störwirbeln.- 3. Meßverfahren und Meßtechnik.- 3.1 Akustische Messungen.- 3.1.1 Hallraum.- 3.1.2 Nachhallzeitmessung.- 3.1.3 Schalldruckmessung.- 3.1.4 Störpegel.- 3.2 Messung instationärer Drücke.- 4. Ergebnisse der Messung.- 4.1 Akustische Messungen.- 4.1.1 Lärmerzeugungsmechanismus.- 4.1.2 Lärmerzeugung des freifahrenden Heckrotors.- 4.1.3 Lärmabstrahlung des gestörten Rotors.- 4.1.4 Modell zur Bestimmung der Frequenzen der Zwischenharmonischen.- 4.1.5 Einflußder Randwirbelstärke auf die Lärmerzeugung.- 4.1.6 Änderung der Drehrichtung des Heckrotors bei gleichbleibender Störung.- 4.1.7 Einflußdes Leitwerks auf die Lärmerzeugung.- 4.2 Instationärer Druck auf einem Rotorblatt.- 4.3 Korrelationsmessung.- 5. Störgeschwindigkeiten am Heckrotor.- 5.1 Geschwindigkeitsfeld eines Randwirbels.- 5.2 Wirbelinduzierte Störgeschwindigkeit am Heckrotor.- 5.3 Heckrotor im Abwindfeld des Wirbelerzeugers.- 6. Berechnung des abgestrahlten Schallfeldes.- 6.1 Allgemeine Gleichung der Schallerzeugung.- 6.2 Schallfeld einer Dipolquelle.- 6.3 Zeitlicher Druckverlauf an einem Punkt der Rotorebene.- 6.4 Schallerzeugung durch Rotorkräfte.- 7. Ergebnisse der akustischen Rechnung.- 7.1 Vergleich von Messung und Rechnung.- 7.2 Einflußvon Wirbelparametern auf die Schallerzeugung.- 8. Zusammenfassung.- 9. Literaturverzeichnis.- 10. Abbildungen.