Göttingen’deki Alman Havacılık ve Uzay Merkezi’ndeki (DLR) araştırmacılar, uçan bir ağır siklet helikopterden çıkan gürültünün ana nedenini görünür hale getirdiler. Bunu yapmak için, helikopteri yere yakın dans ettirerek Bundeswehr CH-53 ile uçuş testleri gerçekleştirdiler.
Sikorsky CH-53, en büyük nakliye helikopterlerinden biridir ve dahili olarak 5500 kilograma kadar faydalı yük taşıyabilir. Braunschweig’deki DLR sahasındaki testler için helikopterin kalkış ağırlığı 14 tondu. Makine yerden iki ila on iki metre yükseklikte asılı uçuşta uçtu. Üç yüksek hızlı kamera, ortaya çıkan hava türbülansını altı rotor kanadında farklı açılardan kaydetti. Diğer iki kamera, CH-53’ün konumunu yüksek hassasiyetle belirledi.
Bıçak ucu girdapları gürültüye neden olur
Bir helikopterin dikey olarak kalkış ve iniş yapabilmesi rotoru sayesindedir. Ancak bu, uçuş sırasındaki gürültü ve titreşimlerden de sorumludur. “Bir helikopterden duyduğunuz hemen hemen her şey aerodinamik gürültüdür. Bunun büyük bir kısmı sözde bıçak ucu girdaplarından kaynaklanıyor, ”diyor Göttingen’deki DLR Aerodinamik ve Akış Teknolojisi Enstitüsü’nün Helikopter bölümü başkanı Prof. Markus Raffel. Kanat ucu girdapları, bir rotor kanadının dış ucunda meydana gelir. Üst tarafta bir negatif basınç ve alt tarafta bir aşırı basınç oluşur. Bu, havayı hızlandırır ve rotor kanadı ucunun arkasında konsantre bir girdap oluşturur. Gürültü, bir rotor kanadının girdabının başka bir rotor kanadıyla çarpışmasından kaynaklanır. Bu girdaplar sadece tipik “halı dövme” sesine neden olmakla kalmaz, aynı zamanda helikopterde titreşimlere neden olur ve yolcu konforunu azaltır.
Özel ölçüm teknolojisi hava girdaplarını görünür kılar
Göttingen’deki DLR’den helikopter araştırmacıları, geçmişte helikopter gürültüsünü görselleştirme alanında şimdiden öncü oldular. 2013 yılında, sorumlu hava girdaplarını ilk kez uçuş sırasında görselleştirebildiler. Şimdi olduğu gibi o zaman da özel bir optik ölçüm tekniği kullandılar.
Sözde Haberin Detayları çizgi yöntemi (BOS, Arka Plan Odaklı Schlieren Yöntemi) 2000 yılında Göttingen’deki DLR’de geliştirilmiştir. Yoğunluktaki dalgalanmalar nedeniyle ışık havada kırılır. Bu, uygun bir Haberin Detayları desenine karşı bir çizgi olarak görülebilir. Herkes, sıcak bir yaz gününde sokağın bazı bölümlerindeki titreme olayını bilir. Aynı yöntemle inişler sırasında kanat ucu girdaplarını incelemek için 2022’deki güncel testlerde DLR Braunschweig’in hangarına büyük ölçekli bir yapay nokta deseni iliştirildi.
Hava türbülansı kumlu alanlarda veya karda zemin malzemesini karıştırabileceğinden bıçak ucu girdapları zemin yakınında özel bir rol oynar. Bu, pilotların görüşünü engelleyebilir. Bu testte, Göttingen’deki DLR araştırmacıları sözde “ölçek etkilerini” incelediler ve CH-53 gibi büyük bir helikopterdeki girdapların daha küçük bir modeldekilerden farklı olduğunu gösterebildiler. Edinilen bilgi, geleceğin helikopterlerini daha sessiz ve daha konforlu hale getirmek için yeni olanaklar sunuyor. Raffel, “Rotor kanatlarındaki girdapların olabildiğince zayıf olmasını ve hızla dağılmasını istiyoruz” diyor. Bu, örneğin, Airbus Helikopterleri H160 gibi daha küçük helikopter modellerinde zaten olduğu gibi, rotor kanatlarına kavisli bir şekil verilerek elde edilebilir. Bu form da DLR araştırmasına dayanmaktadır.
Sikorsky CH-53, en büyük nakliye helikopterlerinden biridir ve dahili olarak 5500 kilograma kadar faydalı yük taşıyabilir. Braunschweig’deki DLR sahasındaki testler için helikopterin kalkış ağırlığı 14 tondu. Makine yerden iki ila on iki metre yükseklikte asılı uçuşta uçtu. Üç yüksek hızlı kamera, ortaya çıkan hava türbülansını altı rotor kanadında farklı açılardan kaydetti. Diğer iki kamera, CH-53’ün konumunu yüksek hassasiyetle belirledi.
Bıçak ucu girdapları gürültüye neden olur
Bir helikopterin dikey olarak kalkış ve iniş yapabilmesi rotoru sayesindedir. Ancak bu, uçuş sırasındaki gürültü ve titreşimlerden de sorumludur. “Bir helikopterden duyduğunuz hemen hemen her şey aerodinamik gürültüdür. Bunun büyük bir kısmı sözde bıçak ucu girdaplarından kaynaklanıyor, ”diyor Göttingen’deki DLR Aerodinamik ve Akış Teknolojisi Enstitüsü’nün Helikopter bölümü başkanı Prof. Markus Raffel. Kanat ucu girdapları, bir rotor kanadının dış ucunda meydana gelir. Üst tarafta bir negatif basınç ve alt tarafta bir aşırı basınç oluşur. Bu, havayı hızlandırır ve rotor kanadı ucunun arkasında konsantre bir girdap oluşturur. Gürültü, bir rotor kanadının girdabının başka bir rotor kanadıyla çarpışmasından kaynaklanır. Bu girdaplar sadece tipik “halı dövme” sesine neden olmakla kalmaz, aynı zamanda helikopterde titreşimlere neden olur ve yolcu konforunu azaltır.
Özel ölçüm teknolojisi hava girdaplarını görünür kılar
Göttingen’deki DLR’den helikopter araştırmacıları, geçmişte helikopter gürültüsünü görselleştirme alanında şimdiden öncü oldular. 2013 yılında, sorumlu hava girdaplarını ilk kez uçuş sırasında görselleştirebildiler. Şimdi olduğu gibi o zaman da özel bir optik ölçüm tekniği kullandılar.
Sözde Haberin Detayları çizgi yöntemi (BOS, Arka Plan Odaklı Schlieren Yöntemi) 2000 yılında Göttingen’deki DLR’de geliştirilmiştir. Yoğunluktaki dalgalanmalar nedeniyle ışık havada kırılır. Bu, uygun bir Haberin Detayları desenine karşı bir çizgi olarak görülebilir. Herkes, sıcak bir yaz gününde sokağın bazı bölümlerindeki titreme olayını bilir. Aynı yöntemle inişler sırasında kanat ucu girdaplarını incelemek için 2022’deki güncel testlerde DLR Braunschweig’in hangarına büyük ölçekli bir yapay nokta deseni iliştirildi.
Hava türbülansı kumlu alanlarda veya karda zemin malzemesini karıştırabileceğinden bıçak ucu girdapları zemin yakınında özel bir rol oynar. Bu, pilotların görüşünü engelleyebilir. Bu testte, Göttingen’deki DLR araştırmacıları sözde “ölçek etkilerini” incelediler ve CH-53 gibi büyük bir helikopterdeki girdapların daha küçük bir modeldekilerden farklı olduğunu gösterebildiler. Edinilen bilgi, geleceğin helikopterlerini daha sessiz ve daha konforlu hale getirmek için yeni olanaklar sunuyor. Raffel, “Rotor kanatlarındaki girdapların olabildiğince zayıf olmasını ve hızla dağılmasını istiyoruz” diyor. Bu, örneğin, Airbus Helikopterleri H160 gibi daha küçük helikopter modellerinde zaten olduğu gibi, rotor kanatlarına kavisli bir şekil verilerek elde edilebilir. Bu form da DLR araştırmasına dayanmaktadır.