DE102013101536A1 - Rotor blade for axial rotor that is utilized in e.g. helicopter, has perforated suction region provided with circular suction openings in flow surface, where suction openings open into hollow chamber for suction of barrier layer of fluid - Google Patents

Rotor blade for axial rotor that is utilized in e.g. helicopter, has perforated suction region provided with circular suction openings in flow surface, where suction openings open into hollow chamber for suction of barrier layer of fluid Download PDF

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Abstract

The blade (1) has a flow surface (4) for formation of an aerofoil and circulated with a fluid (Fin) i.e. gas fluid such as air. A hollow chamber (6) is arranged in the blade and stays in connection with the fluid over an exhaust opening (5) that is provided at a rotor blade tip (3). A perforated suction region (7) is provided with a set of circular suction openings (8) in the flow surface, where the suction openings open into the hollow chamber for suction of a barrier layer of the fluid. Each suction opening exhibits diameter of 0.05-0.3 mm, preferably 0.1 mm.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rotorblatt für Axialrotoren mit einer von einem Fluid anströmbaren Strömungsoberfläche zur Bildung eines Strömungsprofils. Die Erfindung betrifft ebenso einen Axialrotor mit einer Mehrzahl derartiger Rotorblätter. The invention relates to a rotor blade for axial rotors with an inflowable by a fluid flow surface to form a flow profile. The invention also relates to an axial rotor with a plurality of such rotor blades.

Rotorblätter für Axialrotoren sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt, beispielsweise bei der Verwendung für Hubschrauber oder Windkraftanlagen. Derartige Rotorblätter weisen dabei eine Strömungsoberfläche auf, die ein entsprechendes Strömungsprofil bildet. Wird das Strömungsprofil nun von einem Fluid angeströmt, so wird je nach Ausgestaltung des Strömungsprofils eine Kraft erzeugt, die je nach Verwendung des Rotorblattes entsprechend genutzt werden kann. Bei Hubschraubern wird hierbei die entstehende Kraft als Auftrieb verwendet, während bei Windkraftanlagen der von dem Fluid angeströmte Axialrotor in Rotation versetzt werden kann, die dann in elektrische Energie umgewandelt wird. Rotor blades for axial rotors are well known from the prior art, for example when used for helicopters or wind turbines. Such rotor blades have a flow surface which forms a corresponding flow profile. If the flow profile is now impinged by a fluid, depending on the design of the airfoil, a force is generated which can be used correspondingly, depending on the use of the rotor blade. In helicopters in this case the resulting force is used as buoyancy, while in wind turbines of the fluid flowed axial rotor can be set in rotation, which is then converted into electrical energy.

So wird beispielsweise bei einem Hubschrauberrotor ähnlich einer Tragfläche eines Flugzeuges bei Rotation des Rotorblattes das Strömungsprofil von dem umgebenden Fluid so angeströmt, dass eine Auftriebskraft entsteht, die den Hubschrauber trägt. Ähnliches geschieht bei einem Rotorblatt für Windkraftanlagen, bei denen die das Rotorblatt anströmenden Luftbewegungen das Rotorblatt in eine Rotationsbewegung versetzen, so dass aus der mechanischen Energie elektrische Energie gewonnen werden kann. For example, in a helicopter rotor similar to a wing of an aircraft during rotation of the rotor blade, the flow profile of the surrounding fluid is so flowed that a buoyancy force is created, which carries the helicopter. The same happens with a rotor blade for wind turbines, in which the air flows flowing in the rotor blade set the rotor blade in a rotational movement, so that electrical energy can be obtained from the mechanical energy.

Bei der Anströmung des Strömungsprofils durch das Fluid entsteht an der Vorderkante des Strömungsprofils in der Regel eine laminare Grenzströmung, die meist relativ schnell in eine turbulente Grenzströmung umschlägt. Hierbei besteht der Nachteil, dass turbulente Grenzströmungen einen erhöhten Profilwiderstand erzeugen, was beispielsweise zu einem erhöhten Energiebedarf bei Hubschraubern führt, um den Hubschrauberrotor in Rotation zu versetzen. Eine laminare Grenzströmung hingegen weist einen geringen Profilwiderstand auf, so dass es erstrebenswert ist, die laminare Grenzschicht während der Anströmung des Rotorblattes so lange wie möglich aufrecht zu erhalten. Die Länge der laminaren Laufstrecke lässt sich durch Profilform und/oder Oberflächengüte beeinflussen. Je glatter dabei die Strömungsoberfläche des Rotorblattes ausgebildet ist, desto länger lässt sich die laminare Grenzschicht aufrecht erhalten. When the flow profile flows through the fluid, a laminar boundary flow generally forms at the leading edge of the airfoil, which usually turns relatively quickly into a turbulent boundary flow. This has the disadvantage that turbulent boundary currents produce an increased profile resistance, which leads, for example, to an increased energy requirement in helicopters in order to set the helicopter rotor in rotation. In contrast, a laminar boundary flow has a low profile resistance, so that it is desirable to maintain the laminar boundary layer as long as possible during the flow of the rotor blade. The length of the laminar running track can be influenced by profile shape and / or surface quality. The smoother the flow surface of the rotor blade is formed, the longer the laminar boundary layer can be maintained.

In Gerhard Marzinzik: „Grenzschichtkontrolle. Die Zukunft rückt näher“, Segelfliegen Extra, Aerokurier 2/2012, Seite 10 bis 11 wird eine Grenzschichtabsaugung bei Tragflächen von Segelflugzeugen beschrieben. Dabei werden in die Oberfläche der Tragfläche des Segelflugzeuges kleine Löcher eingebracht, die im Inneren in einen Hohlraum münden. Mit Hilfe einer Absaugvorrichtung wird ein Unterdruck in dem Hohlraum der Tragfläche erzeugt, so dass eine Absaugung des umströmenden Fluids durch die kleinen Öffnungen erreicht wird. In Gerhard Marzinzik: "Grenzschichtkontrolle. The future is approaching ", Soaring Extra, Aerokurier 2/2012, page 10 to 11 describes a boundary layer extraction in the wings of gliders. In this case, small holes are introduced into the surface of the wing of the glider, which open into a cavity inside. By means of a suction device, a negative pressure in the cavity of the support surface is generated, so that an extraction of the fluid flowing around is achieved through the small openings.

Nachteilig hierbei ist jedoch, dass mit Hilfe einer aktiven Absaugvorrichtung ein Unterdruck erzeugt werden muss, wodurch zusätzlich Energie benötigt wird. Darüber hinaus ist ein solches aktives System nur für Tragflächen von Flugzeugen geeignet, da die Tragflächen hier fest mit dem Rumpf verbunden sind. Für Rotorblätter ist dieses Prinzip hingegen nicht geeignet, da hierfür Energie in das drehende System eingebracht werden muss, um den notwendigen Unterdruck in dem Hohlraum zu erzeugen. The disadvantage here, however, that with the help of an active suction a vacuum must be generated, which in addition energy is needed. In addition, such an active system is only suitable for aircraft wings, since the wings are firmly connected to the fuselage here. For rotor blades, however, this principle is not suitable because this energy must be introduced into the rotating system in order to generate the necessary negative pressure in the cavity.

Aus der DE 299 16 080 U1 ist des Weiteren ein Windkraftwerk mit Axialrotoren bekannt, das Rotorblätter aufweist, die an der Blattwurzel eine Einlassöffnung und an der Blattspitze eine Auslassöffnung aufweisen. Bei Rotation des Rotorblattes wird Luft über die Einlassöffnung an der Blattwurzel in einen Hohlraum eingesaugt und über Öffnungen wieder ausgeblasen, so dass hierdurch die Grenzschicht angeblasen wird. Durch eine längliche Öffnung im hinteren Bereich der Rotorblattkante würde dann die ausgeblasene Luft wieder angesaugt und über die Auslassöffnung an der Blattspitze ausgestoßen. Ziel ist es hierbei, eine entsprechende Grenzschichtkontrolle zu erreichen, um den Wirkungsgrad der Windkraftanlage zu erhöhen. From the DE 299 16 080 U1 Furthermore, a wind power plant with axial rotors is known which has rotor blades which have an inlet opening at the blade root and an outlet opening at the blade tip. Upon rotation of the rotor blade, air is sucked into a cavity via the inlet opening on the blade root and blown out through openings, so that the boundary layer is blown thereby. Through an elongated opening in the rear region of the rotor blade edge, the blown-out air would then be sucked in again and expelled via the outlet opening at the blade tip. The aim here is to achieve a corresponding boundary layer control in order to increase the efficiency of the wind turbine.

Es hat sich allerdings gezeigt, dass diese Art der Grenzschichtabsaugung mit Hilfe von einigen wenigen axial länglichen großen Öffnungen in dem Rotorblatt nicht zu einer hinreichenden Kontrolle der Grenzschicht führt, so dass insbesondere bei Hubschrauberrotoren je nach Radialposition die Grenzschicht nach wie vor frühzeitig von einer laminaren in eine turbulente Grenzschicht umschlägt. However, it has been shown that this type of boundary layer extraction with the help of a few axially elongated large openings in the rotor blade does not lead to a sufficient control of the boundary layer, so that especially in helicopter rotors depending on the radial position of the boundary layer early on of a laminar in a turbulent boundary layer changes.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Rotorblatt für Axialrotoren anzugeben, bei dem der Profilwiderstand durch Kontrolle der Grenzschicht insbesondere im Bereich der inkompressiblen Strömungen, d.h. bis ca. 100 m/s, reduziert werden kann. It is therefore an object of the present invention to provide an improved rotor blade for axial rotors, in which the profile resistance by controlling the boundary layer, in particular in the field of incompressible flows, i. up to 100 m / s, can be reduced.

Die Aufgabe wird mit dem Rotorblatt für Axialrotoren gemäß Anspruch 1 erfindungsgemäß gelöst. The object is achieved according to the invention with the rotor blade for axial rotors according to claim 1.

Demnach wird ein Rotor vorgeschlagen, bei dem im Inneren ein Hohlraum bzw. eine Hohlkammer vorgesehen ist, die über mindestens eine an der Rotorblattspitze des Rotorblattes vorgesehene Auslassöffnung mit dem das Rotorblatt umströmenden Fluid in Verbindung steht. In der Strömungsoberfläche des Rotorblattes sind des Weiteren eine Vielzahl von im Wesentlichen kreisförmige Absaugöffnungen vorgesehen, die in die Hohlkammer des Rotorblattes münden. Accordingly, a rotor is proposed in which a cavity or a hollow chamber is provided in the interior, which communicates via at least one outlet opening provided at the rotor blade tip of the rotor blade with the fluid flowing around the rotor blade. In the flow surface of the Rotor blade are further provided a plurality of substantially circular suction openings, which open into the hollow chamber of the rotor blade.

Führt das Rotorblatt nun eine Rotationsbewegung aus, so wirkt eine Zentrifugalkraft von der Blattwurzel, an der das Rotorblatt an dem Rotorkopf angeordnet ist, in Richtung Rotorblattspitze. Bei Rotation des Rotorblattes bewirkt diese Zentrifugalkraft, dass das in der Hohlkammer des Rotorblattes befindliche Fluid, beispielsweise ein gasförmiges Fluid wie Luft, aus der Auslassöffnung an der Rotorblattspitze herausgedrückt wird (zumindest teilweise), so dass ein Unterdruck in der Hohlkammer des Rotorblattes allein aufgrund der Zentrifugalkraft bei Rotation des Rotorblattes entsteht. Aufgrund der Absaugöffnungen, die sich in der Strömungsoberfläche des Rotorblattes befinden, wird nun aufgrund des Unterdruckes in der Hohlkammer die an der äußeren Oberfläche der Strömungsoberfläche befindliche Grenzschicht bei Anströmung des Rotorblattes abgesaugt, so dass der Profilwiderstand des Rotorblattes verringert werden kann und eine laminare Grenzschicht möglichst lange aufrecht erhalten werden kann. If the rotor blade now carries out a rotational movement, then a centrifugal force acts from the blade root, on which the rotor blade is arranged on the rotor head, in the direction of the rotor blade tip. During rotation of the rotor blade, this centrifugal force causes the fluid in the hollow chamber of the rotor blade, for example a gaseous fluid such as air, to be forced out of the outlet opening on the rotor blade tip (at least partially), so that a negative pressure in the hollow chamber of the rotor blade is due solely to the rotor blade Centrifugal force arises during rotation of the rotor blade. Due to the suction openings, which are located in the flow surface of the rotor blade, due to the negative pressure in the hollow chamber located on the outer surface of the flow surface boundary layer is sucked in the air flow of the rotor blade, so that the profile resistance of the rotor blade can be reduced and a laminar boundary layer as possible long can be maintained.

Dabei hat sich gezeigt, dass insbesondere im Bereich der inkompressiblen Strömungen allein mit Hilfe der Zentrifugalkraft bei Rotation des Rotorblattes über die vielen kreisrunden Absaugöffnungen eine sehr gute Kontrolle der Grenzschicht erreicht werden kann, die mit anderen aus dem Stand der Technik bekannten Anordnungen nicht möglich ist. Der Erfinder hat dabei erkannt, dass trotz der kreisförmigen und relativ kleinen Absaugöffnungen eine hinreichende Absaugung der Grenzschicht allein durch die Zentrifugalkraft bei der Rotation des Rotorblattes erzeugt wird, welche zu einer Leistungssteigerung des Rotorblattes durch Profilwiderstandsreduzierung führt. It has been found that especially in the field of incompressible flows alone with the aid of centrifugal force upon rotation of the rotor blade over the many circular suction very good control of the boundary layer can be achieved, which is not possible with other arrangements known from the prior art. The inventor has recognized that despite the circular and relatively small suction openings sufficient suction of the boundary layer is generated solely by the centrifugal force in the rotation of the rotor blade, which leads to an increase in performance of the rotor blade by profile resistance reduction.

Das vorgeschlagene erfindungsgemäße Rotorblatt hat dabei den entscheidenden Vorteil, dass eine Grenzschichtabsaugung ohne separate Leistungsquelle möglich ist, so dass keinerlei zusätzliche Energie in das drehende System transportiert werden muss. Darüber hinaus hat das vorliegende Rotorblatt den entscheidenden Vorteil, dass auch im Bereich der Blattwurzel eine Grenzschichtabsaugung möglich ist, obwohl hier die Umlaufgeschwindigkeit des Rotorblattes geringer ist als an der Blattspitze. The proposed rotor blade according to the invention has the decisive advantage that a Grenzschichtabsaugung is possible without a separate power source, so that no additional energy must be transported into the rotating system. In addition, the present rotor blade has the decisive advantage that in the area of the blade root, a Grenzschichtabsaugung is possible, although here the rotational speed of the rotor blade is lower than at the blade tip.

Ein weiterer Vorteil des vorliegenden Rotorblattes mit kreisförmigen Absaugöffnungen, die in Art einer Perforation über die Strömungsoberfläche verteilt sind, besteht darin, dass keine zusätzliche Einlassöffnung an der Blattwurzel notwendig ist, um eine Absaugung der Grenzschicht über die Absaugöffnungen zu erreichen. A further advantage of the present rotor blade with circular suction openings distributed in the manner of a perforation over the flow surface is that no additional inlet opening is necessary at the blade root in order to achieve a suction of the boundary layer via the suction openings.

In der Strömungsfläche ist somit ein perforierter Absaugbereich mit einer Mehrzahl von im Wesentlichen kreisförmigen Absaugöffnungen vorgesehen, die in die Hohlkammer des Rotorblattes zur Absaugung der Grenzschicht des umströmenden Fluids münden. Die in dem perforierten Absaugbereich vorgesehenen kreisförmigen Absaugöffnungen bilden somit Perforationsöffnungen, durch die Fluid in die Hohlkammer einströmen kann und aufgrund der Fliehkraft an der Auslassöffnung der Blattspitze wieder ausströmt. A perforated suction region with a plurality of essentially circular suction openings is thus provided in the flow surface, which opens into the hollow chamber of the rotor blade for the extraction of the boundary layer of the fluid flowing around. The circular suction openings provided in the perforated suction area thus form perforation openings through which fluid can flow into the hollow chamber and, due to the centrifugal force, flow out again at the outlet opening of the blade tip.

Vorteilhafterweise ist die Auslassöffnung an der Rotorblattspitze an dem radial äußerem Umfang des Rotorblattes angeordnet, was die Einstellung des Unterdruckes mit Hilfe der Zentrifugalkraft bei Rotation des Rotorblattes unterstützt. Advantageously, the outlet opening is arranged on the rotor blade tip on the radially outer circumference of the rotor blade, which supports the adjustment of the negative pressure by means of the centrifugal force during rotation of the rotor blade.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Strömungsoberfläche zur Bildung des Strömungsprofils eine Entströmungsrichtung vordere Anströmkante und einen hinteren Rotorblattbereich, wobei der perforierte Absaugbereich in dem hinteren Rotorblattbereich und nicht an der vorderen Anströmkante vorgesehen ist. Denn in der Regel ist an der vorderen Anströmkante zumindest am Beginn eine laminare Grenzschicht vorhanden, die erst im hinteren Bereich des Strömungsprofils in eine turbulente Grenzschicht umschlägt. Durch das Vorsehen des perforierten Absaugbereiches an dem hinteren Bereich des Strömungsprofils wird so gerade in dem Bereich, in dem die Gefahr von turbulenten Grenzschichten am größten ist, die Absaugung vorgenommen, so dass der Profilwiderstand reduziert werden kann. Insbesondere bei Hubschrauberrotoren gibt es im Innenblattbereich relativ zur Blattspitzengeschwindigkeit geringe Anströmgeschwindigkeiten, so dass hier durch eine Absaugung der Profilwiderstand verringert werden kann. Der Absaugbereich ist vorteilhafterweise in der zweiten Hälfte des Rotorblattes, bezüglich der Anströmrichtung, vorgesehen. According to an advantageous embodiment, the flow surface for forming the airfoil has an outflow direction leading edge and a trailing blade portion, the perforated suction portion being provided in the rear rotor blade portion and not at the leading leading edge. Because as a rule, at least at the beginning of a laminar boundary layer is present at the leading leading edge, which turns into a turbulent boundary layer only in the rear region of the airfoil. By providing the perforated suction region at the rear region of the airfoil, the extraction is thus carried out precisely in the region in which the risk of turbulent boundary layers is greatest, so that the profile resistance can be reduced. Especially in helicopter rotors, there are low flow velocities in the inner leaf area relative to the blade tip speed, so that the profile resistance can be reduced here by suction. The suction area is advantageously provided in the second half of the rotor blade, with respect to the direction of flow.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform, die zusätzlich oder alternativ zu dem vorstehend Genannten Anwendung finden kann, weisen die im Wesentlichen kreisförmigen Absaugöffnungen einen Durchmesser von 0,05 mm bis 0,3 mm, vorzugsweise einen Durchmesser von 0,1 mm auf. Dabei hat sich gezeigt, dass bei derart kleinen Absaugöffnungen bzw. Perforationsöffnungen eine bestmögliche Kontrolle der laminaren Grenzschicht durch Absaugung möglich ist, und zwar auch im Bereich der inkompressiblen Strömungen, wobei eine Absaugung der geringen Öffnungen nur anhand der Zentrifugalkraft des rotierenden Rotorblattes erreicht wird. In a further advantageous embodiment, which may additionally or alternatively be found to the above-mentioned application, the substantially circular suction openings have a diameter of 0.05 mm to 0.3 mm, preferably a diameter of 0.1 mm. It has been shown that with such small suction openings or perforation openings the best possible control of the laminar boundary layer by suction is possible, even in the area of incompressible flows, with an extraction of the small openings is achieved only on the basis of centrifugal force of the rotating rotor blade.

Des Weiteren hat es sich gezeigt, dass die Absaugöffnungen in einem mittleren Abstand von 0,5 mm bis 5 mm, vorzugsweise 1 mm, in dem perforierten Absaugbereich auf der Strömungsoberfläche des Rotorblattes angeordnet sind, wodurch eine gleichmäßige und kontrollierte Absaugung der Grenzschicht, insbesondere an der hinteren Strömungskante, möglich ist. Furthermore, it has been found that the suction openings at an average distance of 0.5 mm to 5 mm, preferably 1 mm, in the perforated suction on the Flow surface of the rotor blade are arranged, whereby a uniform and controlled extraction of the boundary layer, in particular at the rear edge of the flow is possible.

Des Weiteren ist es ganz besonders vorteilhaft, wenn an der mindestens einen Auslassöffnung im Bereich der Rotorblattspitze eine Venturidüse derart vorgesehen ist, dass durch Anströmung der Rotorblattspitze der Unterdruck in der Hohlkammer des Rotorblattes zur Absaugung der Grenzschicht bei Rotation des Rotorblattes erhöht wird. Hierdurch wird es möglich, den Unterdruck in der Hohlkammer zu erhöhen, ohne dass aktive Systeme in das drehende System transportiert werden müssen, wobei hierdurch die Anzahl der Perforationsöffnungen erhöht und der mittlere Abstand zwischen den Perforationsöffnungen reduziert werden kann, wodurch eine feinere und kontrolliertere Absaugung der Grenzschicht an der Strömungsoberfläche ermöglicht wird. Dies führt letztendlich zu einer verbesserten Reduzierung des Profilwiderstandes. Furthermore, it is particularly advantageous if a Venturi nozzle is provided at the at least one outlet opening in the region of the rotor blade tip in such a way that the negative pressure in the hollow chamber of the rotor blade for extracting the boundary layer during rotation of the rotor blade is increased by flow of the rotor blade tip. This makes it possible to increase the negative pressure in the hollow chamber, without having to be transported active systems in the rotating system, thereby increasing the number of perforation openings and the average distance between the perforation holes can be reduced, whereby a finer and more controlled extraction of the Boundary layer is made possible on the flow surface. This ultimately leads to an improved reduction of the profile resistance.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Es zeigt: The invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings. It shows:

1 – schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Rotorblattes. 1 - Schematic representation of a rotor blade according to the invention.

1 zeigt erfindungsgemäß ein Rotorblatt 1, das eine Blattwurzel 2 und eine Blattspitze 3 hat. Im Bereich der Blattwurzel 2 ist das Rotorblatt 1 beispielsweise an einem Rotorkopf (nicht dargestellt) angeordnet, so dass es in Rotationsrichtung R (gekennzeichnet durch einen Pfeil) rotieren kann. 1 shows a rotor blade according to the invention 1 , which is a leaf root 2 and a blade tip 3 Has. In the area of the leaf root 2 is the rotor blade 1 for example, arranged on a rotor head (not shown) so that it can rotate in the direction of rotation R (indicated by an arrow).

Rotiert nun das Rotorblatt in Rotationsrichtung R, so wird die Strömungsoberfläche 4 des Rotorblattes 1 in Strömungsrichtung S angeströmt. In der Regel bewirkt diese Anströmung S eine Auftriebskraft und eine Widerstandskraft bei Hubschrauberrotoren. Now rotates the rotor blade in the direction of rotation R, so the flow surface 4 of the rotor blade 1 flowed in the flow direction S. As a rule, this flow S causes a buoyancy force and a resistance force in helicopter rotors.

Im Bereich der Blattspitze 3 des Rotorblattes 1 befindet sich eine Auslassöffnung 5, die mit einer in dem Rotorblatt 1 vorgesehenen Hohlkammer 6 in fluidaler Verbindung steht. Rotiert nun das Rotorblatt 1 in Rotationsrichtung R, so würde aufgrund der Fliehkraft bzw. Zentrifugalkraft das in der Hohlkammer 6 des Rotorblattes 1 befindliche Fluid aus der Auslassöffnung 5 ausströmen, so dass ein Unterdruck in der Hohlkammer 6 erzeugt würde. In the area of the leaf tip 3 of the rotor blade 1 there is an outlet opening 5 that with one in the rotor blade 1 provided hollow chamber 6 is in fluid communication. Now rotate the rotor blade 1 in the direction of rotation R, so would due to the centrifugal force or centrifugal force in the hollow chamber 6 of the rotor blade 1 located fluid from the outlet opening 5 out, leaving a vacuum in the hollow chamber 6 would be generated.

Erfindungsgemäß befindet sich nun in der Strömungsoberfläche 4 des Rotorblattes 1 ein perforierter Absaugbereich 7, in dem eine Vielzahl von kreisförmigen Absaugöffnungen 8 befinden. Diese kreisförmigen Absaugöffnungen 8 (auch Perforationsöffnungen genannt) münden dabei in die Hohlkammer 6 des Rotorblattes 1, so dass ein die Strömungsoberfläche 4 anströmendes Fluid in die Perforationsöffnungen 8 aufgrund des in der Hohlkammer 6 befindlichen Unterdruckes eingesaugt werden. Aufgrund der Fliehkraft wird das an der Strömungsoberfläche 4 im perforierten Absaugbereich 7 abgesaugte Fluid durch die Hohlkammer 6 in Richtung Auslassöffnung 5 gedrückt und dort ausgestoßen, so dass kontinuierlich während der Rotation des Rotorblattes 1 im perforierten Absaugbereich 7 eine Grenzschichtabsaugung ohne zusätzliche Hilfsmittel durchführbar ist. Hierdurch wird der Profilwiderstand zwecks Leistungssteigerung reduziert. According to the invention is now in the flow surface 4 of the rotor blade 1 a perforated suction area 7 in which a variety of circular suction holes 8th are located. These circular suction holes 8th (Also called perforation) open into the hollow chamber 6 of the rotor blade 1 so that the flow surface 4 inflowing fluid into the perforations 8th because of in the hollow chamber 6 be sucked in vacuum. Due to the centrifugal force, this will be at the flow surface 4 in the perforated suction area 7 sucked fluid through the hollow chamber 6 in the direction of the outlet opening 5 pressed and ejected there, so that continuously during the rotation of the rotor blade 1 in the perforated suction area 7 a Grenzschichtabsaugung is feasible without additional aids. As a result, the profile resistance is reduced in order to increase performance.

Wie in 1 zu erkennen ist, befindet sich der perforierte Absaugbereich 7 im hinteren Bereich des Strömungsprofils des Rotorblattes 1, der sich an die vordere Anströmkante 9 anschließt. As in 1 can be seen, is the perforated suction 7 in the rear region of the airfoil of the rotor blade 1 which adjoins the leading leading edge 9 followed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Rotorblatt rotor blade
2 2
Blattwurzel blade root
3 3
Blattspitze blade tip
4 4
Strömungsoberfläche flow surface
5 5
Auslassöffnung outlet
6 6
Hohlkammer hollow
7 7
perforierter Absaugbereich perforated suction area
8 8th
kreisförmiger Absaugöffnungen circular suction openings
9 9
vordere Anströmkante front leading edge
R R
Rotationsrichtung direction of rotation
S S
Strömungsrichtung flow direction
Fin F in
Absaugen des umströmenden Fluids Sucking off the circulating fluid
Fout F out
ausgestoßenes Fluid expelled fluid

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 29916080 U1 [0007] DE 29916080 U1 [0007]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Gerhard Marzinzik: „Grenzschichtkontrolle. Die Zukunft rückt näher“, Segelfliegen Extra, Aerokurier 2/2012, Seite 10 bis 11 [0005] Gerhard Marzinzik: "Grenzschichtkontrolle. The future is approaching ", Soaring Extra, Aerokurier 2/2012, page 10 to 11 [0005]

Claims (7)

Rotorblatt (1) für Axialrotoren mit einer von einem Fluid (Fin) umströmbaren Strömungsoberfläche (4) zur Bildung eines Strömungsprofils und mit mindestens einer in dem Rotorblatt (1) angeordneten Hohlkammer (6), die über mindestens einer an der Rotorblattspitze (3) des Rotorblattes (1) vorgesehenen Auslassöffnung (5) mit dem das Rotorblatt (1) umströmenden Fluid in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass in der Strömungsoberfläche (4) ein perforierter Absaugbereich (7) mit einer Vielzahl von im Wesentlichen kreisförmigen Absaugöffnungen (8) vorgesehen ist, die in die Hohlkammer (6) des Rotorblattes (1) zur Absaugung der Grenzschicht des umströmenden Fluides (Fin) münden. Rotor blade ( 1 ) for axial rotors with a flow surface that can be flowed around by a fluid (F in ) ( 4 ) to form a flow profile and at least one in the rotor blade ( 1 ) arranged hollow chamber ( 6 ), which at least one at the rotor blade tip ( 3 ) of the rotor blade ( 1 ) outlet opening ( 5 ) with which the rotor blade ( 1 ) flowing around fluid, characterized in that in the flow surface ( 4 ) a perforated suction area ( 7 ) with a plurality of substantially circular suction openings ( 8th ) provided in the hollow chamber ( 6 ) of the rotor blade ( 1 ) for exhausting the boundary layer of the circulating fluid (F in ) open. Rotorblatt (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Rotorblattspitze (3) vorgesehene Auslassöffnung (5) an dem radial äußeren Umfang des Rotorblattes (1) angeordnet ist. Rotor blade ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the at the rotor blade tip ( 3 ) provided outlet opening ( 5 ) on the radially outer circumference of the rotor blade ( 1 ) is arranged. Rotorblatt (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsoberfläche (4) zur Bildung des Strömungsprofils eine in Strömungsrichtung (S) vordere Anströmkante (9) und einen folgenden hinteren Rotorblattbereich hat, in dem der perforierte Absaugbereich (7) vorgesehen ist. Rotor blade ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the flow surface ( 4 ) in order to form the airfoil, a leading edge in the direction of flow (S) ( 9 ) and a subsequent rear rotor blade area in which the perforated suction area ( 7 ) is provided. Rotorblatt (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im Wesentlichen kreisförmigen Absaugöffnungen (8) einen Durchmesser von 0,05 mm bis 0,3 mm, vorzugsweise einen Durchmesser von 0,1 mm aufweisen. Rotor blade ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the substantially circular suction openings ( 8th ) have a diameter of 0.05 mm to 0.3 mm, preferably a diameter of 0.1 mm. Rotorblatt (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugöffnungen (8) einen mittleren Abstand von 0,5 mm bis 5 mm, vorzugsweise 1 mm aufweisen. Rotor blade ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the suction openings ( 8th ) have an average distance of 0.5 mm to 5 mm, preferably 1 mm. Rotorblatt (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Auslassöffnung (5) im Bereich der Rotorblattspitze (3) eine Venturidüse derart vorgesehen ist, dass durch Anströmung der Rotorblattspitze der Unterdruck in der Hohlkammer zur Absaugung der Grenzschicht über die Absaugöffnungen bei Rotation des Rotorblattes erhöht wird. Rotor blade ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at the outlet opening ( 5 ) in the area of the rotor blade tip ( 3 ) a Venturi nozzle is provided such that the negative pressure in the hollow chamber is increased by the flow of the rotor blade tip for the extraction of the boundary layer via the suction openings during rotation of the rotor blade. Axialrotor mit einem Rotorkopf und einer Mehrzahl von Rotorblättern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die am Umfang des Rotorkopfes angeordnet sind.  Axial rotor having a rotor head and a plurality of rotor blades according to one of the preceding claims, which are arranged on the circumference of the rotor head.
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