Genel maksat helikopteri için makas tipli kuyruk rotorunun aerodinamik ve aeroakustik incelemesi

The noise of the rotorcraft has become nonignorable with their increasing use in daily life. The aerodynamically active components such as the main and tail rotors are the primary sources of noise, and therefore, their evaluation during the design phase must also be carefully included. Pressure variations caused by several aerodynamic mechanisms on the rotor blades are responsible for the generation of the noise, which may be obtained by computational fluid dynamics. Along with rotor locked self pressure fields, the tail rotor being in the main rotor wake and exposed to strongly nonstationary airflow also need attention. Hence, full helicopter modeling is required to have an accurate evaluation on the tail rotor. However, this modeling and solution are costly for computational fluid dynamics. Therefore, an alternative approach for acoustic analysis is developed in this study. Accordingly, the goal of the thesis is to propose a coupling methodology between comprehensive rotorcraft analysis and an aeroacoustic solver, and to implement of the methodology for investigation of scissors tail rotor. Firstly, the comprehensive analysis approach is validated using available required power data and sectional blade airloads. Then, the proposed presv sure distribution methodology is implemented to couple comprehensive analysis approach and acoustic solver. A CFD generated airfoil pressure database is used to find pressure distribution over each blade section. Additionally, this coupling is validated using sectional loads and acoustic pressure. Furthermore, aerodynamic and aeroacoustic behavior of the tail rotor are evaluated for isolated and main rotor interacted conventional tail rotor configuration. Finally, effects of vertical distance and scissors angle on aerodynamic and aeroacoustic behavior of the main rotor interacted scissors type tail rotor configuration are investigated. Results indicate that the main rotor wake has a significant impact on the tail rotor at certain flight conditions conditions, and vertical distance and scissors angle changes the oscillatory loads, and there are scissors tail rotor configurations which offers lower noise level than conventional tail rotor.Büyüyen helikopter endüstrisi ile birlikte helikopter gürültüsünün gündelik yaşama etkisi göz ardı edilemez hale gelmektedir. Helikopter gürültüsünün ana kaynakları ana ve kuyruk rotorudur ve bu sebeple helikopter tarafından üretilen gürültünün değerlendirmesi tasarım aşamasına dahil edilmelidir. Rotor kanatları üzerindeki çeşitli aerodinamik mekanizmaların neden olduğu basınç değişimleri, hesaplamalı akışkanlar mekaniği ile elde edilebilen, gürültünün oluşumundan sorumludur. Rotorun kendi basınç alanlarının yanı sıra, kuyruk rotorunun ana rotor arka akışında olması ve etkili durağan olmayan hava akışına marız kalması da dikkat gerektirir. Bundan dolayı, kuyruk rotoru üzerinde doğru bir değerlendirme yapmak için tam helikopter modellemesi gereklidir. Bununla birlikte, bu modelleme ve çözüm hesaplamalı akışkanlar dinamiği için maliyetlidir. Dolayısıyla, bu tezin amacı olarak tümleşik döner kanat analizi ile aeroakustik çözücü birleştirilmiş ve bu metoloji makas tipli kuyruk rotorunun incelenmesi için uygulanmıştır. İlk olarak, kapsamlı analiz yaklaşımı mevcut güç verileri ve kanat kesidi yükleri kullanarak doğrulanmıştır. Bundan sonra, önerilen basınç dağılım metodolojisi kapsamlı analizi yaklaşımını ve aeroakustik çözücüyü birleştirmek için uygulanmıştır ve bu bağlantı mevcut kesitsel yüklerini ve akustik basınçlarını kullanarak doğrulanmıştır. Rotor kanadı üstündeki basınç dağılımını bulmak için HAD analizleri ile elde edilmiş kanat kesidi basınç dağılım veritabanı kullanılmıştır. Ayrıca, geleneksel kuyruk rotorunun aerodinamik ve aeroakustik davranışı izole edilmiş ve ana rotor etkileşimli geleneksel kuyruk rotoru için değerlendirilmiştir. Son olarak, dikey mesafe ve makas açısının ana rotor etkileşimli makas tipli kuyruk rotor konfigürasyonunun aerodinamik ve aeroakustik davranışı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Sonuçlar ana rotor arka akışının belirli uçuş koşullarında kuyruk rotoru üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu, ve dikey mesafe ile makas açısının salınım yükleri değiştirdiğini göstermektedir, ve bazı makas tipi kuyruk rotor konfigürasyonları geleneksel kuyruk rotoruna göre daha düşük gürültü seviyeleri sunmaktadır.M.S. - Master of Scienc