Ausgangspunkt / Motivation

Das Vorgängerprojekt VARI-SPEED bewies bereits, dass eine Variation der Rotordrehzahl technisch machbar ist und deutliche Effizienzvorteile sowie eine Erweiterung des Einsatzbereichs ermöglicht. Es fehlte jedoch ein umfassendes Verständnis über das komplexe Zusammenspiel der dynamischen Komponenten im Antriebsstrang, vom Triebwerk bis zum Rotor.

Um diese Technologie in Richtung industrieller Anwendung weiterzuentwickeln, muss untersucht werden, wie sich Schaltvorgänge und unterschiedliche Trägheiten auf die Systemlasten auswirken.

Zudem ist es entscheidend zu verstehen, wie Piloten das veränderte Flugverhalten und die Steuerbarkeit in einem drehzahlvariablen System wahrnehmen, um die Sicherheit im realen Flugbetrieb zu gewährleisten.

Ziele

• Untersuchung der Interaktion zwischen den einzelnen Komponenten im dynamischen Antriebsstrang
• Analyse der Auswirkungen von Schaltvorgängen auf den Rotor und das Triebwerk
• Quantifizierung der Flug- und Steuereigenschaften sowie der Flugeigenschaften und Steuerbarkeit (Handling Qualities) mittels Simulatorstudien
• Konstruktion eines skalierten Demonstrators und Erhöhung des Technologiereifegrades (TRL) für künftige industrielle Kooperationen

Inhalt

Das Vorhaben befasst sich mit der technischen Realisierung eines übersetzungsvariablen Moduls, wobei ein Compound-Split-Getriebe (eine Getriebeform die zwei Leistungspfade kombiniert) und ein Variator (ein stufenlos verstellbares Getriebeelement) auf spezifische Prüfstandsanforderungen ausgelegt werden.

Ein zentraler Aspekt ist die Entwicklung eines Reglers für die Ausgangsdrehzahl, der um ein System zur aktiven Schwingungsdämpfung ergänzt wird. Mithilfe komplexer Simulationsmodelle des dynamischen Systems werden die Interaktionen der Komponenten unter verschiedenen Flugbedingungen berechnet.

Parallel dazu werden kritische Fehlerszenarien, wie etwa die Autorotation (der autorotative Sinkflug als Notlandeverfahren bei Triebwerksausfall), untersucht, um die Stabilität und Steuerbarkeit des Hubschraubers umfassend zu bewerten und die Basis für zukünftige Flugreglerentwicklungen zu legen.

Methodik/Vorgehensweise

Die Methodik verknüpft theoretische Simulationen mit praktischen Pilotentests. Zunächst werden die Antriebskomponenten skaliert, konstruiert und die notwendige Hardware für die Regelung definiert.

Ein wesentlicher Baustein ist die Simulatorkampagne an der TU München: Erfahrene Piloten testen das Verhalten des Hubschraubers in einem Flugsimulator, um qualitative Bewertungen zu den Handhabungseigenschaften abzugeben.

Diese subjektiven Eindrücke werden mit den quantitativen Daten der Stabilitäts- und Steuerbarkeitsanalysen aus der Simulation abgeglichen. Abschließend wird ein detaillierter Prüfplan für zukünftige Versuchsreihen erstellt, um die berechneten Randbedingungen am physischen Demonstrator zu validieren.

Ergebnis zu Projektende

• Validiertes Simulationsmodell zur Bestimmung der Komponenteninteraktionen im Antriebsstrang
• Umfassende Erkenntnisse über die Steuerbarkeit und Pilotenakzeptanz bei variabler Rotordrehzahl
• Konstruierter skalierter Demonstrator und definierter Prüfplan für weiterführende Versuche
• Erhöhter Technologiereifegrad (TRL 3) als Grundlage für künftige europäische Forschungsprojekte mit großen Herstellern

Projektkoordination

Technische Universität Wien – Konstruktionswissenschaften und Produktentwicklung

Projektpartner:innen

• ZOERKLER Gears
• Advanced Drivetrain Technologies
• Technische Universität München – Lehrstuhl für Hubschraubertechnologie

Technische Universität Wien
Konstruktionswissenschaften und Produktentwicklung
Lehárgasse 6, Obj 7
A-1060 Wien
Tel.: +43 (1) 588 013 07 21