artikel  
Flapwiek
TU Delft verlost helikopter van staartrotor
Delftse wetenschappers testen een prototype van een nieuw soorthelikopter. De staartrotor is vervangen door klapwiekende rotorbladen. Echtvliegen is er nog niet bij. Bruno van Wayenburg
Het geraas achter het glas wordt luider en luider, en de stroboscoopdoet de wieken van de helikopter in het donker flikkerend oplichten. Zelfsbuiten het garage-achtige experimenteerhok, achter het raam, is debenzinelucht te ruiken.
Nu heeft-ie lift, zegt Stijn van den Bulcke, student lucht- enruimtevaart aan de TU Delft. Hij wijst op de digitale meetapparatuur, diebijhoudt hoe hard de omgebouwde modelhelikopter omhoog trekt. Als je hemlos zou maken zou hij opstijgen, en vermoedelijk al snel te pletter slaantegen een muur. Maar vliegen zou hij.
Het is moeilijk voor te stellen dat deze lawaaiige, stinkende machineriebedoeld is om helikopters meer op vogels te laten lijken. Toch is dat degedachte achter de ornicopter', de helikopter met klapwiekenderotorbladen, die de hinderlijke staartrotor van conventionele helikoptersoverbodig moeten maken.
Het begon enkele jaren geleden met een gesprek met de hoofdontwerper vanhelikopterbouwer Agusta, vertelt hoogleraar-uitvinder Theo van Holten inzijn werkkamer. Ik vroeg wat hij nu het liefst anders zou zien aanhelikopters, en hij zei: als we nou ooit eens van die vermaledijdestaartrotor af konden komen'.''kwetsbaar
Staartrotors van helikopters zijn niet alleen energieverkwisters,lawaaiig en gevaarlijk voor omstanders, maar ook erg kwetsbaar. Militairehelikopters met een staartrotor, hoe goed gepantserd ook, kunnenuitgeschakeld worden met n welgemikt schot op deze achilleshiel. En inkrappe situaties tussen gebouwen of bomen lopen piloten van politie-,trauma- en brandweerhelikopters altijd het risico van een beschadiging vandit onderdeel buiten hun gezichtsveld. Van Holten: Als dat gebeurt benje er geweest. En dat zijn juist de situaties waarvoor je een helikopternodig hebt.
Voorlopig is de staartrotor echter een noodzakelijk kwaad: de kracht diede wieken draaiende houdt, het koppel', wekt een tegengesteld koppel opde helikopterromp op. Zonder de compenserende staartrotor zou daardoor dehelikopter zelf ook aan het draaien slaan. Daarnaast wordt de staartrotorgebruikt om de helikopter in het horizontale vlak te draaien.
Overigens is deze besturing niet altijd stabiel. Bij turbulentie ofharde windvlagen, vooral schuin van achteren, kan de helikopter gemakkelijkeen zwieper van 180 graden maken, met alle risico's van dien.
Om al deze redenen zijn in het verleden al alternatieven bedacht voorde staartrotor. Civiele hulpdiensten gebruiken soms Notar, een helikopterdie het koppel van de wieken compenseert door het zijdelings uitblazen vanlucht uit de staart. Maar de controle over dit type helikopter laat ook tewensen over.
Andere oplossingen zijn boven of achter elkaar geplaatste, tegen elkaarindraaiende wieken, vaak toegepast in militaire helikopters. Maar nieuwebesturingsproblemen, de grotere afmetingen of gecompliceerde mechanicamaken deze kunstgrepen minder geschikt voor civiele toepassingen.
Na veel piekeren over het probleem schoot Van Holten op een dag eenvergelijking met vogelvleugels te binnen. Die wekken met hun klapwiekenniet alleen lift op, maar ook voortstuwingskracht, zegt hij.
Als de rondwentelende rotorbladen van een helikopter om hun lengte-asgekanteld zijn en tegelijkertijd klapwieken, levert dat ook een nettovoortstuwingskracht op, beredeneerde Van Holten. Bij het naar benedenflappen is de lift' op het rotorblad, de krachtcomponent loodrecht op debewegingsrichting, groot en schuin naar voren gericht, bij het naar bovenflappen klein en naar achteren gericht. Gemiddeld levert dit, naast deverticale kracht die de helikopter optilt, ook een nettokracht in dedraairichting van het rotorblad, die de luchtwrijving tegengaat en dewieken draaiende houdt.
De motor drijft zo alleen de klapwiekbeweging aan, en door diebeweging stuwen de rotorbladen zichzelf in de rondte, vat Van Holtensamen. Ofwel: de motor oefent geen koppel meer uit op de wieken, en dusontstaat het problematische tegenkoppel op de romp ook niet meer. Destaartrotor is door het klapwieken overbodig geworden.
Daarna was het eindeloos rekenen en nog eens rekenen om te kijken ofhet een haalbare kaart was, zegt Van Holten. Later wezen ookwindtunneltests op losse rotorbladen uit dat het principe deugde. tandwielen
Van den Bulcke laat zien hoe de rotorkop is aangepast om de bladen telaten klapwieken. Deze worden - met hun natuurlijke trillingsfrequentie -op en neer bewogen door hefbomen, bevestigd aan vier planetaire tandwielenin de rotorkop die weer rond n stilstaand centraal tandwiel draaien.Vrij ingewikkeld, geeft Van den Bulcke toe.
Het model is nog een experimentele versie, bedoeld voor een proof ofprinciple' en metingen. Het kan nog nt niet echt vliegen, zegt Van denBulcke: We kunnen f genoeg lift leveren maar niet genoeg tegenkoppelom de helikopter stil te houden, f genoeg tegenkoppel maar niet genoeglift.
Het nog iets vergroten van de maximale flaphoek, een kwestie van hetbijboren van een enkele gaatjes, zou de oplossing zijn. Maar de Vlaamsestudent, die een pilotenopleiding gaat volgen, heeft daar geen tijd meervoor.
Als zich binnenkort een nieuwe afstudeerder meldt, is de bedoeling omhet demonstratiemodel echt te laten opstijgen, eerst nog geleid, later los,zegt Van Holten. Een modelhelikopterinstructeur is al in training voor diemooie dag.
Tegelijkertijd wordt er gestaag gewerkt aan een ornicopter op waregrootte, voor verdere tests en als levensgroot demonstratiemodel. Dehelikopterindustrie mag dan de verdere ontwikkeling tot commercieel modelverzorgen. Wanneer dat in de verkoop komt? Tja, noem eens een mooi rondjaartal, lacht van Holten, Er is in Nederland eenvoudig geen geld voordit soort riskant onderzoek. Dit project leunt dus vooral opafstudeerders.
Datum:  07-01-2006
Sectie:  Wetenschap & Onderwijs
Pagina:  45
Op dit artikel rust auteursrecht van NRC Handelsblad BV, respectievelijk van de oorspronkelijke auteur.
Statistics