A methodology of unsteady investigations of helicopter airfoils

The paper describes amethodology of unsteady experimental investigations of helicopter airfoils. It has been implemented during tests of helicopter airfoil, carried out in Aerodynamics Department of Institute of Aviation for PZL-Świdnik and Ministry of Science and Higher Education (MNiSW – Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego) as a part of grant: “Development and deployment of new generation of design, technological and material solutions for main rotor and airframe elements of PZL W-3A Sokół helicopter”. The tests have aimed to modeling (in the wind tunnel) the dynamic stall phenomena incidence, which may appear on main rotor blades during forward flight. It causes a strong vibration of blades, thus defining a considerable limit of helicopters’ performance. The dynamic stall phenomena is caused by fast angle of attack transition, which appears during forward flight. A similar transition on tested model was evoked by its oscillations with requested amplitude and frequency. The mechanism causing the oscillations of model and the measurement equipment have been described further. The discussed methodology covers pressure distribution measurements, basing on measurement of local static pressure on the surface of respectively adapted model. Because the measurements of pressure are not simultaneous, the pressure coefficient distribution (as a function of time and angle of attack) has been approximated using Fourier series. The coefficients of lift and pitching moment have been calculated as a result of integration the pressure coefficient distribution. An algorithm of calculation has been described also.

Praca opisuje metodykę eksperymentalnych niestacjonarnych badań ciśnieniowych, dotyczących śmigłowcowych profili aerodynamicznych. Została ona wdrożona w trakcie badań profilu śmigłowcowego, wykonanych w Zakładzie Aerodynamiki Instytutu Lotnictwa dla PZL Świdnik i Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego (w ramach projektu celowego „Opracowanie i wdrożenie nowej generacji rozwiązań konstrukcyjnych, technologicznych i materiałowych dla wirnika nośnego i elementów płatowca śmigłowca PZL W-3A Sokół”. Celem tego typu badań jest modelowanie wwarunkach tunelowych zjawiska tzw. przeciągnięcia dynamicznego, które może wystąpić na łopatach wirnika nośnego śmigłowca w czasie lotu postępowego. Powoduje ono silne drgania łopat, wobec czego stanowi istotne ograniczenie osiągów śmigłowców. Zjawisko przeciągnięcia dynamicznego jest związane z szybką zmianą kąta natarcia, jaka występuje wczasie lotu postępowego śmigłowca. Warunki te odwzorowano za pomocą modelu wykonującego ruch oscylujący o zadanej częstotliwości i amplitudzie. Mechanizm wywołujący oscylacje, jak również użyta aparatura pomiarowa, zostały opisane w pracy.