DE102008050586A1

DE102008050586A1 - Method for reducing blade vortex interaction noise on rotor blades of rotor of rotary wing aircraft, involves recording measuring data by sensor, and rotating rotor blades collide with blade vortices

Info

Publication number: DE102008050586A1
Application number: DE102008050586A
Authority: DE
Inventors: Oliver Dieterich; Holger Glaßel; Dieter Roth
Original assignee: Eurocopter Deutschland GmbH
Current assignee: Airbus Helicopters Deutschland GmbH
Priority date: 2008-10-09
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2010-05-27

Abstract

The method involves recording measuring data by a sensor. The rotating rotor blades collide with the blade vortices, where the intensities and passing-point of the vortex through the rotor plane blade vortex interaction is zero. The intensities and passing-point are determined by a data processing system from the measurement data for the preceding the rotor blades. An independent claim is included for a device with a sensor.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung von Blattwirbel-Interaktions-Lärm, BVI-Lärm, an den Rotorblättern eines Rotors eines Drehflügelflugzeugs gemäß dem Patentanspruch 1, sowie ein Drehflügelflugzeug zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 8.The The invention relates to a method for reducing leaf vortex interaction noise, BVI noise, on the rotor blades of a rotor Rotary-wing aircraft according to the claim 1, as well as a rotary wing aircraft to carry out the method according to claim 8.

Der von einem Drehflügler, insbesondere einem Hubschrauber erzeugte Lärm, resultiert aus der Überlagerung einer Vielzahl akustischer Quellen. Solche akustische Quellen sind beispielsweise die Hauptrotorblätter, das Triebwerk, das Hauptgetriebe, der Heckrotor etc. Für die unterschiedlichen Flugphasen eines Hubschraubers ergibt sich eine unterschiedliche Dominanz einzelner Lärmquellen. Insbesondere im Sinkflug und somit meist in der Landephase des Hubschraubers ist das rotierende Hauptrotorblatt die Quelle für den charakteristischen impulsiven Lärm.Of the from a rotorcraft, in particular a helicopter generated noise, resulting from the overlay a variety of acoustic sources. Such acoustic sources are For example, the main rotor blades, the engine, the Main gearbox, the tail rotor etc. For the different ones Flight phases of a helicopter results in a different Dominance of individual noise sources. Especially in descent and thus mostly in the landing phase of the helicopter is the rotating Main rotor blade is the source of the characteristic impulsive Noise.

Bei der Rotation eines Rotorblattes entwickeln sich an dessen Hinterkante Wirbel, die sich an der Blattspitze zu einem kompakten, starken Wirbel aufrollen. Es bildet sich eine so genannte ”Wirbelschleppe” bzw. ein so genannter ”Wirbelnachlauf”. Die Kollision eines nachfolgenden Rotorblattes mit einem Wirbel aus der Wirbelschleppe wird als Blattwirbel-Interaktion bezeichnet, der Fachmann kennt hierfür den englischen Begriff ”blade-vortex interaction”, (BVI). Nachfolgend wird hierfür die Kurzform BVI verwendet. Dem sich drehenden Rotorblatt folgend, bildet sich ein helixförmiger Wirbelnachlauf, der im Vorwärtsflug des Hubschraubers unterhalb und hinter dem Hubschrauber wegdriftet. Anders ist die Situation im Sinkflug oder Manövern bei mittlerem bis großem Anstellwinkel. In diesem Fall verbleiben die Wirbel nahe dem Hubschrauberrotor, so dass stets ein Rotorblatt auf Grund der großen Drehgeschwindigkeit auf meist mehrere von vorauseilenden Blättern verursachten Wirbel trifft. Dieses Auftreffen eines Rotorblattes auf einen solchen Wirbel erzeugt einen kräftigen Drucksprung, welcher als Quelle für den unangenehm klopfenden Lärm zu sehen ist.at The rotation of a rotor blade develop at its trailing edge Vertebrae, which at the leaf tip to a compact, strong Roll up the vortex. It forms a so-called "wake vortex" or a so-called "Wirbelnachlauf". The collision a subsequent rotor blade with a vortex from the wake turbulence is referred to as leaf vortex interaction, the skilled person knows this the English term "blade-vortex interaction", (BVI). Subsequently, the abbreviation BVI is used. Following the rotating rotor blade, forms a helical Swirling wake in the forward flight of the helicopter below and drifting away behind the helicopter. The situation is different in the Descent or maneuver in medium to large Angle of attack. In this case, the vortices remain close to the helicopter rotor, so that always a rotor blade due to the large rotational speed caused on most of several leading leaves Whirling meets. This impact of a rotor blade on such a Vortex produces a powerful pressure jump, which as See source for the unpleasant knocking noise is.

Aus der DE 101 44 484 A1 ist ein Verfahren zur Vermeidung von BVI-Lärm sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bekannt. Demnach werden in einem geschlossenen Regelkreis die Signale von Schalldrucksensoren verarbeitet und in aufbereiteter Form zu einer Steuer-Regeleinheit zurückgeführt. Dort wird in einem Optimierungsverfahren eine lärmmindernde Einsteuerung gesucht. Dieses System stellt im Prinzip eine adaptive Steuerung ohne Nutzung von physikalischem Vorwissen dar und birgt die Nachteile, dass es auf Grund der im Betrieb laufenden Optimierung relativ träge ist; dass es zu Fehlinterpretationen kommen kann, da der Schalldruck lediglich an wenigen definierten Stellen am Hubschrauber gemessen wird, hingegen die Schallausbreitung bei BVI lokal und situativ unterschiedlich ist; und dass auf Grund der alleinigen Schallmessung am Hubschrauber die räumliche Lage der Wirbel bezüglich der Rotorblätter, welche ursächlich zu BVI-Lärm führt, nicht bekannt ist.From the DE 101 44 484 A1 For example, a method for preventing BVI noise and a device for carrying out the method are known. Accordingly, the signals are processed by sound pressure sensors in a closed loop and recycled in processed form to a control unit. There, a noise-reducing control is sought in an optimization process. This system is in principle an adaptive control without the use of physical prior knowledge and has the disadvantages that it is relatively sluggish due to the optimization in operation; that misinterpretations can occur because the sound pressure is only measured at a few defined points on the helicopter, whereas the sound propagation at BVI differs locally and situationally; and that due to the sole sound measurement on the helicopter, the spatial position of the vortex with respect to the rotor blades, which causes the cause of BVI noise, is not known.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Reduzierung von Blattwirbel-Interaktions-Lärm, BVI-Lärm, zur Verfügung zu stellen, welches eine verbesserte Reduktion von BVI-Lärm ermöglicht.task It is the object of the invention to provide a method for reducing leaf vortex interaction noise, BVI noise, to provide an improved reduction of BVI noise.

Diese Aufgabe wird verfahrensgemäß durch den Patentanspruch 1 gelöst. Patentanspruch 8 beschreibt die Merkmale der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.These Task is procedurally by the claim 1 solved. Claim 8 describes the features of Apparatus for carrying out the inventive Process.

Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dar.The Subclaims provide advantageous developments of Invention.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Reduzierung von Blattwirbel-Interaktions-Lärm, BVI-Lärm, an den Rotorblättern eines Rotors eines Drehflügelflugzeugs, werden in einem ersten Schritt mittels mindestens einem Sensor Messdaten aufgezeichnet, aus denen mittels einer Datenaufbereitungsanlage zumindest für die vorlaufenden Rotorblätter, Azimutwinkel von 0° bis 180°, Kollisionen der rotierenden Rotorblätter mit Blattwirbel, Blattwirbel-Interaktionen, BVI, deren Intensitäten sowie der ”Nulldurchgang”, d. h. deren Durchtrittsort durch eine von den Rotorblättern aufgespannten Rotorebene in Form eines Rotorradius- und Rotorazimutwertes, ermittelt bzw. abgeschätzt werden. Nachfolgend werden diese von der Datenaufbereitungsanlage aufbereiteten Daten zusammenfassend auch als BVI-Zustand bezeichnet. In einem zweiten Schritt wird der zumindest für die vorlaufenden Rotorblätter, Azimutwinkel von 0° bis 180°, ermittelte BVI-Zustand als Rückführgröße einer Regeleinrichtung zugeführt, von der, in einem dritten Schritt, als Stellgröße ein Steuerkommando für eine aktive Rotorsteuerung generiert wird. Im vierten Schritt wird über eine entsprechende Einsteuerung mittels der aktiven Rotorsteuerung zumindest an den vorlaufenden Rotorblättern, Azimutbereich 0° bis 180°, die räumliche Lage der Blattwirbel in Bezug zu einer von den Rotorblättern aufgespannten Rotorebene gezielt verändert.To the inventive method for reducing of leaf vortex interaction noise, BVI noise the rotor blades of a rotor of a rotary wing aircraft, In a first step, measured data are recorded by means of at least one sensor. from which by means of a data processing system at least for the leading rotor blades, azimuth angle from 0 ° to 180 °, collisions of the rotating rotor blades with leaf vertebrae, leaf-vein interactions, BVI, their intensities and the "zero crossing", d. H. their place of passage by a rotor plane spanned by the rotor blades in the form of a rotor radius and rotor azimuth value, determined or be estimated. The following are from the data processing system prepared data collectively also referred to as BVI state. In a second step, the at least for the leading Rotor blades, azimuth angle from 0 ° to 180 °, determined BVI state as a feedback variable fed to a control device, of which, in a third Step, as control value a control command for an active rotor control is generated. In the fourth step is over a corresponding Einsteuerung by means of the active rotor control at least at the leading rotor blades, azimuth range 0 ° to 180 °, the spatial position of the leaf vertebrae in relation to a plane defined by the rotor blades rotor plane purposefully changed.

Unter einer aktiven Rotorsteuerung ist vorliegend eine Rotorsteuerung zu verstehen, die neben den kollektiven und zyklischen Steuereingaben des Piloten zusätzliche Steuerkommandos zur lokalen Beeinflussung der Rotoraerodynamik, beispielsweise durch eine lokale Anstellwinkeländerung der Rotorblätter, ermöglicht. Hierdurch ist indirekt eine Beeinflussung der Wirbelflugbahn möglich, da sich durch die zusätzlichen Steuereingaben, z. B. lokale Anstellwinkeländerung, ein geändertes Abwindfeld und damit einer veränderte Wirbelflugbahn ergibt. Entsprechende aktive Rotorsteuerungen sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Beispielsweise kann es sich hierbei um ein IBC-System (individual blade control system) mit Blattwurzelsteuerung handeln. Alternativ kann die Einsteuerung auch durch Betätigung einer Klappe an der Blatthinterkante, oder durch ein adaptives Rotorblatt, d. h. Verwindung des Rotorblattes oder Profilformänderung durch in die Blattstruktur integrierte Aktuatoren, erzielt werden.In the present case, an active rotor control is to be understood as meaning a rotor control which, in addition to the pilot's collective and cyclical control inputs, permits additional control commands for locally influencing the rotor aerodynamics, for example by a local change in the pitch of the rotor blades. As a result, an influence of the vortex trajectory is indirectly possible because the additional control inputs, eg. B. local pitch change, a modified Abwindfeld and thus an altered wake trajectory results. Entspre Future active rotor controls are well known in the art. For example, this can be an IBC system (individual blade control system) with blade root control. Alternatively, the control can also be achieved by actuating a flap on the sheet trailing edge, or by an adaptive rotor blade, ie distortion of the rotor blade or profile shape change by actuators integrated in the blade structure.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist erstmals die ungefähre Lage der Blattspitzenwirbel in Bezug zu den Rotorblättern/Rotorebene bzw. der Nulldurchgang der Blattwirbel näherungsweise bekannt. Daher ist es nunmehr in vorteilhafter Weise möglich mittels der aktiven Rotorsteuerung die räumliche Lage der Blattwirbel bzw. die Wirbelflugbahn gezielt zu verändern und kontrollieren, um BVI-Lärm zu reduzieren.By the inventive method is the first time approximate location of the blade tip vortices relative to the rotor blades / rotor plane or the zero crossing of the leaf vertebrae approximately known. Therefore, it is now possible in an advantageous manner means the active rotor control the spatial position of the leaf vortex or specifically to change and control the vortex trajectory, to reduce BVI noise.

Weitere Vorteile sind, dass das Verfahren unabhängig vom Flugzustand ist. D. h. unabhängig davon, ob BVI beispielsweise beim Landeanflug oder Flare etc. auftritt, wird dies nach dem erfindungsgemäßen Verfahren detektiert und reduziert. Zudem ist aufgrund der wenig rechenintensiven Datenaufbereitung die hier im Gegensatz zum Stand der Technik nicht-iterative Regelung sehr schnell, so dass auch bei dynamischen Änderungen des Flugzustandes (z. B. Flare) eine effiziente Lärmreduzierung ermöglicht ist.Further Advantages are that the procedure is independent of the flight condition is. Ie. regardless of whether BVI for example Landing approach or flare etc. occurs, this is according to the invention Method detected and reduced. Moreover, due to the little compute-intensive data processing here in contrast to the state the technique non-iterative regulation very quickly, so too dynamic changes in flight status (eg flare) an efficient noise reduction is possible.

Vorliegend umfasst der aus den Messdaten ermittelte BVI-Zustand den Ort (Radius und Azimut) der detektierten Blattwirbel-Interaktionen, deren Intensitäten sowie den Azimut des Nulldurchgangs. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird als weitere ”Größe” des BVI-Zustands aus den Messdaten auch der vertikale Abstand der detektierten Blattwirbel-Interaktionen zu der Rotorebene ermittelt bzw. abgeschätzt. Die Ermittlung bzw. Abschätzung des vertikalen Abstands hat den Vorteil, dass durch die Kenntnis der räumlichen Lage der Wirbel nunmehr eine optimierte Einsteuerung mittels der aktiven Rotorsteuerung ermöglicht ist.present the BVI state determined from the measured data includes the location (radius and azimuth) of the detected leaf vortex interactions, their intensities and the azimuth of the zero crossing. According to one Another embodiment of the invention is as a further "size" of BVI state from the measured data also the vertical distance of the detected Leaf vortex interactions to the rotor plane are determined or estimated. The determination or estimation of the vertical distance has the advantage that by knowing the spatial Location of the vortex now an optimized Einsteuerung means of active rotor control is enabled.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird mittels der aktiven Rotorsteuerung die räumliche Lage der Blattwirbel in Bezug zu der Rotorebene lediglich für definierte, lärmintensive Azimutbereiche verändert. Unter lärmintensive Azimutbereiche sind bekannterweise Azimutbereiche zu verstehen, in denen die Blattwirbel jeweils in Bezug zur Rotorblattlängsachse nahezu parallel ausgerichtete Wirbelachsen aufweisen. Diese ”parallelen Interaktionen” liegen für das vorlaufende Blatt in einem Azimutbereich von ca. 45° bis 80° und für das rücklaufende Blatt in einem Azimutbereich von ca. 290 bis 320°. Ist an diesen Interaktionsorten zugleich der Blatt-Wirbelabstand klein oder gar Null, ist die Lärmemission besonders groß. Der Azimut des Nulldurchgangs beschreibt den Ort, an dem die Wirbel von oben durch die Rotorebene treten und aufgrund des Abstands nahe Null zu den starken Interaktionen führen. Zur Vermeidung von BVI-Lärm gilt es daher in lärmrelevanten Azimutbereichen Nulldurchgänge bzw. kleine Blatt-Wirbelabstände möglichst zu vermeiden.According to one Particularly advantageous embodiment is by means of active rotor control the spatial position of the leaf vortex in relation to the rotor plane only for defined, noisy ones Azimuth ranges changed. Under noisy conditions Azimuth ranges are known to understand azimuth ranges, in which the leaf vortices in each case in relation to the rotor blade longitudinal axis have nearly parallel aligned vertebral axes. These "parallel Interactions "are for the leading sheet in an azimuth range of about 45 ° to 80 ° and for the returning sheet in an azimuth area from about 290 to 320 °. Is at these places of interaction at the same time the blade vortex spacing is small or even zero, is the noise emission extraordinary big. The azimuth of the zero crossing describes the place where the vortexes pass from above through the rotor plane and because of the near-zero distance to the strong interactions to lead. It is therefore important to avoid BVI noise in noisrelevant Azimutbereichen zero crossings or avoid small blade vortex gaps as far as possible.

Vorzugsweise wird dies durch ein gezieltes lokales Anheben oder Absenken der driftenden Wirbel, beispielsweise mittels einer gezielten IBC-Einsteuerung, durchgeführt. D. h. der Nulldurchgang der Wirbel wird gezielt in lärmunkritische Azimutbereiche verschoben. Wurde beispielsweise ein Nulldurchgang im hohen Azimutbereich detektiert, werden die Wirbel abgesenkt, wodurch die Interaktionen vom zu vermeidenden Bereich noch weiter nach vorne wandern. Umgekehrt wird die Wirbelflugbahn angehoben, wenn ein Nulldurchgang weiter hinten in kleinen Azimutbereichen detektiert wurde, wodurch eine weitere Verschiebung des Nulldurchgangs nach hinten bewirkt wird.Preferably This is done by targeted local lifting or lowering of the drifting vortices, for example by means of a targeted IBC intervention, carried out. Ie. the zero crossing of the vortex is targeted shifted to noise-critical azimuth ranges. For example detects a zero crossing in the high azimuth range, the vortex lowered, reducing the interactions of the area to be avoided to go further forward. Conversely, the vortex trajectory raised when a zero crossing further back in small azimuth ranges was detected, causing a further shift of the zero crossing is effected to the rear.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform werden von dem Sensor als Messdaten Rotorblatt-Druckwerte für in radiale Richtung betrachtet mindestens eine radiale Messposition aufgezeichnet, aus welchen mittels einer anschließenden Signalverarbeitung der BVI-Zustand ermittelt wird. Die Aufzeichnung von Rotorblatt-Druckwerten als Messdaten erweist sich als vorteilhaft, da Interaktionen mit vorbeidriftenden Wirbel sich in Form deutlicher Druckschwanken zeigen, welche durch die anschließende Signalverarbeitung relativ einfach und schnell detektiert und lokalisiert werden. Zudem stellen diese induzierten Druckschwankungen die Quelle des impulsiven Lärms dar, d. h. die eigentliche Ursache des BVI-Lärms wird unmittelbar gemessen.According to one Particularly advantageous embodiment of the Sensor as measured data Rotor blade pressure values for in radial Direction observed recorded at least one radial measuring position, from which by means of a subsequent signal processing the BVI state is determined. The recording of rotor blade pressure values as measured data proves to be advantageous because interactions with past drifting vertebrae in the form of distinct pressure swings, which by the subsequent signal processing relative easily and quickly detected and localized. In addition, ask these induced pressure fluctuations are the source of impulsive noise dar. d. H. the actual cause of BVI noise becomes immediate measured.

Vorzugsweise wird die Signalverarbeitung mittels einer Wavelet-Transformation ausgeführt. Dies hat den Vorteil, dass aus den resultierenden Wavelet-Koeffizienten unmittelbar der BVI-Zustand, nämlich die Blattwirbel-Interaktionen, BVI, deren Lage in Form eines Blattradius- und Blattazimutwertes, sowie deren Intensitäten ermittelt werden können. Vorteilhaft ist zudem, dass aus den Wavelett-Koeffizienten der Durchtritt der Wirbelachsen durch die Rotorebene – der Nulldurchgang – mittels einer Vergleichsbetrachtung einfach zu bestimmen ist, nämlich durch eine entsprechende Vergleichsbetrachtung aller Intensitäten der Interaktionen im Vorlauf und/oder Rücklauf für einen Blattradius. Einfachste Betrachtung: Der Nulldurchgang ist am Ort der stärksten Interaktion.Preferably is the signal processing by means of a wavelet transformation executed. This has the advantage that from the resulting wavelet coefficients immediately the BVI state, namely the leaf vorticity interactions, BVI, whose position is in the form of a leaf radius and leaf azimuth value, and their intensities can be determined. It is also advantageous that from the wavelet coefficients of the passage the vortex axes through the rotor plane - the zero crossing - by means of a Comparative analysis is easy to determine, namely by a corresponding comparison of all intensities the interactions in the flow and / or return for a leaf radius. Simplest consideration: The zero crossing is at the place of the strongest interaction.

Vorzugsweise werden die Ermittlung des BVI-Zustands und die anschließende Änderung der räumlichen Lage der Blattwirbel in Bezug zu der Rotorebene mittels der aktiven Rotorsteuerung auch für die rücklaufenden Rotorblätter, Azimutwinkel von 180° bis 360°, durchgeführt. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise eine besonders effektive BVI-Lärm-Reduzierung zu erwarten.Preferably, the determination of the BVI state and the subsequent change of the spatial position of the leaf vortex in relation to the Ro Gate level by means of the active rotor control for the returning rotor blades, azimuth angle of 180 ° to 360 ° performed. As a result, a particularly effective BVI noise reduction is to be expected in an advantageous manner.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfasst mindestens einen Sensor zur Datenerfassung; eine mit dem mindestens einem Sensor in Wirkverbindung stehende Datenaufbereitungsanlage zur Ermittlung eines BVI-Zustands; eine mit der Datenaufbereitungsanlage in Wirkverbindung stehende Regeleinrichtung, sowie ein mit der Regeleinrichtung in Wirkverbindung stehende aktive Rotorsteuerung. Da nunmehr entgegen zum bisherigen Stand der Technik der Vorrichtung als Ausganggröße für die Regelung neben des erzeugten Lärms die Lage der Wirbel im Raum (BVI-Zustand) zu Grunde liegt, ist in vorteilhafter Weise mittels der aktiven Rotorsteuerung eine gezielte lokale Änderung der Lage der Wirbel in Bezug zu den Rotorblättern ermöglicht.The Apparatus for carrying out the method comprises at least a sensor for data acquisition; one with the at least one sensor operatively connected data processing system for determination a BVI condition; one with the data processing system in operative connection standing control device, as well as one with the control device in Actively connected active rotor control. Since now contrary to the prior art of the device as an output for the regulation in addition to the generated noise the Location of the vortex in the room (BVI state) is based, is more advantageous Way by means of the active rotor control a targeted local change allows the location of the vortex in relation to the rotor blades.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der mindestens eine Sensor auf einem Rotorblatt angeordnet. Dieser sollte dabei in Blattradiusrichtung betrachtet möglichst im äußeren Bereich des Rotorblatts angeordnet sein.In In a particularly preferred embodiment, the at least a sensor arranged on a rotor blade. This should be included As far as possible in the outer radius of the blade radius direction Be arranged area of the rotor blade.

Um beispielsweise im Bezug auf die Messwerte eine höhere Auflösung und Entscheidungssicherheit zu erzielen, ist es natürlich prinzipiell möglich auf dem Rotorblatt in Blattradiusrichtung betrachtet mehrere Sensoren anzuordnen.Around For example, with regard to the measured values, a higher resolution and to achieve decision-making, it is natural in principle possible on the rotor blade in blade radius direction consider arranging several sensors.

Aus Redundanzgründen ist es zudem möglich mindestens zwei Rotorblätter mit einem oder mehreren Sensoren zu versehen.Out For redundancy reasons, it is also possible at least to provide two rotor blades with one or more sensors.

Vorzugsweise stehen dabei sowohl der mindestens eine Sensor bzw. die Sensoren mit der Datenaufbereitungsanlage als auch die Datenaufbereitungsanlage mit der Regeleinrichtung sowie die Regeleinrichtung mit der aktiven Rotorsteuerung mittels Datenleitungen und/oder Funkverbindung in Wirkverbindung.Preferably stand both the at least one sensor or the sensors with the data processing system as well as the data processing system with the control device and the control device with the active Rotor control by means of data lines and / or radio link in Operatively connected.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Sensor bzw. sind die Sensoren als Drucksensoren ausgebildet und im Bereich der Vorderkante des Rotorblatts angeordnet. Drucksensoren erweisen sich als besonders vorteilhaft, da diese die Ursache des BVI-Lärms, nämlich die durch Interaktionen verursachten Druckschwankungen, unmittelbar messen, und zudem aus den gemessenen Druckwerten in sehr kurzer Zeit (Echtzeitfähigkeit) der BVI-Zustand zuverlässig bestimmbar ist.According to one Another embodiment is the sensor or the sensors designed as pressure sensors and in the region of the leading edge of the rotor blade arranged. Pressure sensors prove to be particularly advantageous because these are the cause of the BVI noise, namely the caused by interactions pressure fluctuations, immediately measure, and also from the measured pressure values in a very short time Time (real-time capability) the BVI state reliable is determinable.

Eine alternative Möglichkeit der Messung des BVI-Zustandes bestünde aber auch in einer direkten Messung der Wirbelorte im Nahbereich der Rotorebene mittels aus dem Windkanal bekannten und bisher auch nur dort anwendbaren Verfahren wie LLS (Laser Light Sheet) oder PIV (Particle Image Velocimetry). Denkbar ist aber auch die Messung von BVI mit Mikrofonen und Lokalisierung mittels Triangulationsverfahren.A alternative possibility of measuring the BVI state would exist but also in a direct measurement of the vortexes at close range the rotor level by means of known from the wind tunnel and so far only applicable methods such as LLS (Laser Light Sheet) or PIV (Particle Image Velocimetry). However, the measurement is also conceivable BVI with microphones and localization using triangulation.

Zusammenfassend bedeutet dies, dass durch das vorgeschlagene Verfahren sowie durch die entsprechende Vorrichtung eine wirkungsvolle Reduzierung von BVI-Lärm ermöglicht ist, da durch die Messung des BVI-Zustands am Rotor zu jedem Zeitpunkt die lärmrelevanten Parameter von BVI sowie die ungefähre räumliche Lage der Wirbel bezüglich des Rotors bekannt sind. Erst dadurch kann ohne aufwendige Suche mit geeigneten Maßnahmen reagiert werden, z. B. an welcher Rotorposition die Driftbahn der Wirbel lokal angehoben oder abgesenkt werden muss. Insbesondere ist das Verfahren unabhängig von der Abstrahlrichtung des Lärms. Es kann sowohl auf den Rotorvorlauf als auch auf den Rotorrücklauf angewandt werden.In summary this means that by the proposed method as well as by the corresponding device an effective reduction of BVI noise is possible because of the measurement the BVI state on the rotor at any time the noise relevant Parameters of BVI as well as the approximate spatial Location of the vortices with respect to the rotor are known. First This can be done without costly search with appropriate measures be reacted, for. B. at which rotor position the drift path of the Vertebra must be raised or lowered locally. Especially the method is independent of the emission direction of the Noise. It can be used both on the rotor forward and on the rotor return can be applied.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 10144484 A1 [0004]

Claims

Method for reducing leaf vortex interaction noise - BVI noise the rotor blades of a rotor of a rotary wing aircraft, in which - By means of at least one sensor measured data to be recorded; - by means of a data processing system from the measured data at least for the leading rotor blades, Azimuth range from 0 ° to 180 °, collisions of the rotating rotor blades with leaf vortices, leaf vortex interactions, BVI, their intensities and the passage of the vortex by a rotor plane spanned by the rotor blades - zero crossing - in shape Rotor azimuth value - BVI state - estimated become; - for the leading rotor blades, Azimuth angle from 0 ° to 180 °, determined BVI state as the feedback variable of a control device is supplied; - from the control device as control value a control command for an active rotor control is generated, and - above the active rotor control on the leading rotor blades, Azimuth angle from 0 ° to 180 °, the spatial Position of the leaf vertebrae in relation to the rotor plane selectively changed / controlled becomes.

Method according to claim 1, characterized that by means of the data processing system from the measured data instead the zero crossing of the vertebra whose vertical distance to the rotor plane is estimated.

Method according to claim 1 or 2, characterized that the change in the spatial position of the leaf vertebrae relative to the rotor plane for defined, noisy ones Azimuth ranges is performed.

Method according to claim 3, characterized that in the noisy azimuth areas the spatial Position of the leaf vortices in relation to the rotor plane by means of the active Rotor control by targeted local lifting or lowering the vortex axis of the leaf vertebrae changed / controlled becomes.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that from the sensor as measured data rotor blade pressure values for at least one radial in radial direction Measuring position are recorded from those by means of a subsequent Signal processing of the BVI state is determined.

Method according to claim 5, characterized in that that the signal processing by means of a wavelet transformation is executed, taking the resulting wavelet coefficients directly the leaf vortex interactions, BVI, whose location in the form a Rotorradius- and Rotorazimutwertes, and their intensities be determined, and that the passage of the vertebral axes of the leaf vertebrae through the rotor plane - zero crossing - by means of a comparison of the intensities of at least a rotor supply and / or rotor return for a Rotor radius value present BVI is determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the determination of the BVI state and the subsequent change in the position of the leaf vertebrae in relation to the rotor plane by means of the active rotor control also for the returning rotor blades, azimuth angle from 180 ° to 360 °, is performed.

Rotary wing aircraft to carry the method according to one of the preceding claims, full - at least one sensor for data acquisition; - one Data processing system operatively connected to the sensor to determine a BVI condition; - one with the Data processing system in actively connected control device, such as - One in operative connection with the control device active rotor control.

Device according to claim 8, characterized in that that the sensor is arranged on a rotor blade.

Device according to claim 9, characterized that a plurality of sensors are arranged on a rotor blade.

Device according to claim 9 or 10, characterized characterized in that at least two rotor blades Sensor or multiple sensors is / are arranged.

Device according to one of the patent claims 8 to 11, characterized in that the sensor / sensors with the data processing system and the data processing system with the control device and the control device with the active Rotor control by means of data lines and / or radio links in operative connection.

Device according to claim 12, characterized in that the sensor (s) is (are) designed as pressure sensors and each arranged in the region of the leading edge of the rotor blade is / are.