De uitdaging
Rotorbladontwerpen moeten sterk genoeg zijn voor windtunneltests en moeten dynamische eigenschappen hebben die lijken op het gedrag op ware grootte. Dit impliceert dat het ontwerp van de bladen een nauwkeurig overeenkomende stijfheid en massaverdeling over de gehele spanwijdte moet hebben, in vergelijking met de beoogde eigenschappen van de aero-elastisch geschaalde bladen.
- Stijfheidseigenschappen langs de bladspanwijdte:
- Axiale, flap- en lead-lag-buiging en torsiestijfheid
- Locatie van de neutrale as en het schuifcentrum
- Massa-eigenschappen langs de bladspanwijdte:
- Massa en massatraagheidsmomenten
- Positie zwaartepunt
Bovendien moeten de bladen worden uitgerust met instrumenten om de belasting en het dynamische gedrag van de bladen tijdens de windtunneltest te kunnen monitoren.
De oplossing
Het bladontwerp bestaat uit een lastdragende D-ligger en een aparte (dunne) achterrand. Beide zijn gemaakt van glasvezelversterkte laminaten, ondersteund door een interne schuimkern. Bovendien bevat de D-ligger wolfraamstaven van verschillende lengtes en diameters. Deze niet-structurele massa’s worden gebruikt om de massaverdeling en het zwaartepunt langs de spanwijdte van het blad te positioneren. Het uiteindelijke ontwerp van het blad is gebaseerd op gedetailleerde FEM-analyses om de stijfheidseigenschappen van de dwarsdoorsnede langs de bladspanwijdte te bepalen. Deze eigenschappen werden afgestemd op de vereiste waarden door de lay-up in de verschillende segmenten (neus, boven-/onderhuid, web, achterrand) voor elke bladdoorsnede te variëren. Het bleek dat het blad bijzonder flexibel moest zijn naar de punt toe. De lage vereiste stijfheidseigenschappen maken het noodzakelijk om ultradunne glasvezellagen (47 g/m2) toe te passen. Dankzij deze dunne lagen kunnen de verschillende stijfheidseigenschappen van de rest van het blad nauwkeurig worden aangepast.
Wat doen wij?
Er werden aero-elastisch geschaalde bladen ontworpen en vervaardigd. Het ontwerp omvatte alles van het conceptuele ontwerp tot de gedetailleerde spanningsanalyse van de uiteindelijke bladstructuur.
Het uiteindelijke ontwerp van de rotorbladen heeft een vrijwel gelijke stijfheid en massaverdeling, terwijl het toch voldoet aan alle eisen voor sterkte en veiligheid in de windtunnel.
Lees meer over het ATTILA-project op de website van het project.
Project partners:
Industrie: Politecnico, Photonfirst
Onderzoeks organisatie: NLR, DLR, DNW
Dit project wordt gefinancierd door de Clean Sky 2 Joint Undertaking (JU) onder subsidieovereenkomst nr. 831969. De JU ontvangt steun van Horizon 2020, het onderzoeks- en innovatieprogramma van de Europese Unie, en van de lidstaten van Clean Sky 2 JU, buiten die uit de Unie.
