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

航空航天工业的创新目标是减少燃油消耗和噪音排放，通过采用具有可变转速的电动机、转子设计和优化策略来解决这些挑战，从而实现更轻的设计、更高的操作灵活性和成本。除了传统的飞机和旋翼机之外，城市空中交通或自主空中运输市场也出现了新的概念，这些概念将响应城市任务，例如紧急医疗服务、交通和安全监控、客运期间的噪音干扰。制造商必须尽早解决直升机机场周围的机动和当地社区的噪音问题，该研究项目旨在通过开发空气动力-气动声学耦合优化方法来应对挑战，以设计更安静的旋翼和螺旋桨。蒙特利尔高等理工学院、麦吉尔大学、舍布鲁克大学以及加拿大工业公司 Bell Textron Canada 和 Optis Engineering 正在开发一种耦合技术七名研究生将致力于应用最先进的多学科优化方法，并填补加拿大生产的未来贝尔直升机的电动分布式反扭矩（EDAT）系统的空气动力-气动声学优化框架。得益于将在代表 EDAT 系统的单个罩式风扇上进行的高保真模拟和实验方法，这项研究将为噪声预测提供准确的验证和校准数据。最先进的优化技术将以独特的方式与快速、准确的气动声学模型相结合，除了保持和提高加拿大航空航天业在全球市场上的竞争力外，参与拟议研究项目的高素质人员也将受益匪浅。成为加拿大工业的宝贵资产：了解社区的噪音烦恼并熟练地解决它。化石能源和新污染物排放对环境的影响。 Les industriels doivent, au plus tot dans leur产品的开发，限制了公共场所的噪音干扰。螺旋桨概念的 Cette 方法是构成新概念反耦合分配和电力 (EDAT) 的直升机前链贝尔加拿大产品。研究空气动力学优化的空气声学模型的验证和校准。