An Aerodynamic-Acoustic Design of an Electrical and Shrouded Tail Rotor

电动尾旋翼的气动声学设计

• 批准号: 570863-2021
• 负责人: Sanjose, Marlene
• 金额: $ 6.7万
• 依托单位: École de technologie supérieure
• 依托单位国家: 加拿大
• 项目类别: Alliance Grants
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 加拿大
• 起止时间: 2021-01-01 至 2022-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://www.nserc-crsng.gc.ca/ase-oro/Details-Detailles_eng.asp?id=719149
• 关键词: Aerodynamic; Acoustic; Design; Electrical; Shrouded

Aerospace industry innovations targets reduction of fuel consumption and noise emission. Electrical power-by-wire enabled technology address these challenges yielding lighter designs, increased operation flexibility and cost reduction. With electric motors having variable rotational speed, constraints in design and optimization strategies for rotor and propellers can be released. In addition to conventional aircraft and rotorcraft, new concepts arise in the urban air mobility or autonomous air delivery markets that will respond to urban missions such as emergency medical service, traffic and safety monitoring, passenger transportation. Noise annoyance during manoeuvre and local community noise concerns around heliports have to be addressed early by manufacturers. This research project is intended to take on the challenge with the development of aerodynamic-aeroacoustic coupled optimization methods for the design of quieter rotor and propellers. The objective of the partnership with École de technologie supérieure de Montréal, McGill University, and Université de Sherbrooke and the Canadian industrial companies Bell Textron Canada and Optis Engineering is to develop a coupled aerodynamic-aeroacoustic optimization framework for an electrical distributed anti-torque (EDAT) system to equip future Bell helicopters produced in Canada. Seven research students will be committed to apply state-of-the-art multi-disciplinary optimization methodologies and fill knowledge gaps in aeroacoustics of rotating machines. Thanks to the high-fidelity simulations and experimental approaches that will be conducted on a single shrouded fan representative of the EDAT system, this research will provide accurate validation and calibration data for the noise predictions. With this initiative, the most advanced optimization technique will be coupled with fast and accurate aeroacoustic models in a unique manner. In addition to maintaining and improving the competitiveness of the Canadian Aerospace industry in a world-wide market, the highly qualified personnel involved in the proposed research project will be valuable assets for the Canadian industry: aware of communities noise annoyance and skilled to tackle it.#(cr)#(lf)Les innovations technologiques de l'industrie aérospatiale visent à réduire les impacts sur l'environnement en réduisant la consommation d'énergie fossile et les émissions de bruit. Une avenue intéressante consiste à distribuer la puissance nécessaire grace à l'électrification pour des systèmes plus légers, plus versatiles et de moindres coûts. Les méthodes de conception des nouvelles générations d'hélices et de rotors doivent alors être révisées pour prendre en compte de nouvelles contraintes et des plages de fonctionnement étendues associées à l'utilisation de moteurs électriques à vitesse variable. Les industriels doivent, au plus tôt dans leur développement de produit, limiter les nuisances sonores pour répondre aux enjeux communautaires. Le partenariat, entre l'École de Technologie Supérieure, McGill University et l'Université de Sherbrooke et les compagnies canadiennes Bell Textron Canada Limitée et Optis Consultants Inc, vise à répondre à ces défis en proposant de développer une méthodologie d'optimisation innovante pour des rotors silencieux. Cette méthode sera démontrée pour la conception d'une des hélices qui compose le nouveau concept anti-couple distribué et électrique (EDAT) qui équipera les prochains hélicoptères Bell produits au Canada. Sept étudiant.e.s en recherche se concentreront à mettre en oeuvre des techniques de pointe en optimisation multi-disciplinaire et à avancer les connaissances en aéroacoustique des machines tournantes. En s'appuyant sur l'utilisation complémentaire de méthodes expérimentales et numériques, cette recherche permettra de valider et calibrer des modélisations aéroacoustiques qui pourront alors être couplées à l'outil d'optimisation aérodynamique. Les étudiant.e.s impliqué.e.s seront sensibilisé

航空航天行业的创新旨在减少燃料消耗和噪音排放。支持有线供电的技术解决了这些挑战，实现了更轻的设计、更高的操作灵活性和更低的成本。利用具有可变旋转速度的电动机，可以释放转子和螺旋桨的设计和优化策略中的约束。除了传统的飞机和旋翼机之外，城市空中交通或自主空中交付市场也出现了新的概念，这些概念将响应城市任务，如紧急医疗服务，交通和安全监控，乘客运输。制造商必须尽早解决机动期间的噪音困扰和直升机场周围的当地社区噪音问题。本研究计画的目的在于发展低噪音旋翼与螺旋桨的气动-气动声学耦合最佳化方法。与蒙特利尔高等技术学院、麦吉尔大学和舍布鲁克大学以及加拿大工业公司Bell Textron Canada和Optis Engineering合作的目标是为电动分布式反扭矩（EDAT）系统开发一个耦合的空气动力学-航空声学优化框架，以装备未来在加拿大生产的贝尔直升机。七名研究生将致力于应用最先进的多学科优化方法，并填补旋转机械气动声学的知识空白。由于高保真度的模拟和实验方法，将在一个单一的有盖风扇代表EDAT系统进行，这项研究将提供准确的验证和校准数据的噪声预测。通过这一举措，最先进的优化技术将以独特的方式与快速准确的航空声学模型相结合。除了保持和提高加拿大航空航天工业在全球市场的竞争力外，参与拟议研究项目的高素质人员将成为加拿大工业的宝贵资产：了解社区噪音烦恼并熟练解决它。(cr)#（lf）Les innovations technologiques de l'industrie aérospatiale visent à réduire les impacts sur l'energy consumption en réduisant la consommation d'énergie fossile et les émissions de bruit. Une avenue intéressante consiste à distribuer la puissance nécessaire grace à l'électrification pour des systèmes plus légers，plus fabrics et de moindres coastrits. Les methodes de conception des nouvelles générations d'hélices et de rotor doivent alors être révisées pour prendre en compte de nouvelles constraintes et des plages de fonctionnement étendues associées à l'utilisation de moistenéelectriques à vitesse variable. Au行业在生产过程中不断限制噪音，以应对社区的需求。Le partenchair，entre l'École de Technologie Supérieur，麦吉尔University et l'Université de Sherbrooke et les compagnies canadiennes Bell Textron Canada Limitée et Optis Consultants Inc，vise à répondre à ces défis en proposant de défés per une methodologie d'optimization innovante pour des rotor silencieux.该方法用于构思一种用于构成新的Au概念反耦合分布和电（EDAT）的Hélices，该概念用于制造Au加拿大的Bell产品。九月学生。e.s en recherche se concentreront à mettre en oeuvre des techniques de pointe en optimization multi-disciplinaire et à avancer les connaissances en aéroacoustique des machines tournantes.为了支持对实验和数值方法的综合利用，我们对气动声学模型的验证和校准进行了研究，这些模型可以耦合到气动力学的优化。学生们，他们是含蓄的，他们是感性的