Korte samenvatting artikel
Vliegen op Mars is lastig: de atmosfeer is daar veel dunner dan op aarde, waardoor rotorbladen weinig lucht hebben om lift mee op te wekken. Onderzoekers van NASA Ames, Imperial College London en verschillende Japanse universiteiten ontwikkelden daarom het nieuwe rotorprofiel roamx-0201. Het profiel is dunner en scherper dan het rotorblad van de eerdere Marshelikopter Ingenuity. De onderzoekers vergeleken beide ontwerpen met twee geavanceerde stromingssimulaties en proeven in een speciale Mars-windtunnel. Onder de onderzochte omstandigheden behaalde het nieuwe profiel een 19 tot 43 procent betere verhouding tussen lift en weerstand. Ook leverde het volgens de simulaties ongeveer 20 procent meer maximale lift en bleef het zich gunstiger gedragen bij overtrekken. NASA schat dat een toekomstige helikopter met dit ontwerp veel grotere afstanden zou kunnen afleggen. De genoemde maximale vliegafstand van 18,7 kilometer is echter een ontwerpberekening en geen reeds uitgevoerde vlucht. Het rotorblad moet daarom verder worden ontwikkeld en getest voordat inzet op Mars mogelijk is.
Waarom interessant vanuit FlowMotion's oogpunt
Bij het zeer lage Reynoldsgetal van circa 20.000 is de grenslaag bijzonder gevoelig voor geometrie, invalshoek en verstoringen. Het nieuwe profiel gebruikt een gecontroleerde overgang naar turbulente stroming om de stroming langer aan het blad gehecht te houden. Dit illustreert mooi waarom CFD en windtunnelmetingen samen nodig zijn: kleine afwijkingen kunnen onder deze omstandigheden grote gevolgen hebben voor lift, weerstand en stallgedrag.
Oorspronkelijke bron:
NASA Technical Reports Server / AIAA Journal
Computational and Experimental Comparison of CLF5605 and Roamx-0201 Martian Helicopter Rotor Airfoils
Lidia Caros, Witold Johannes Koning, Takayuki Nagata, Keisuke Asai, Oliver Buxton, Natalia Perez Perez, Ethan Romander, Taku Nonomura, Haley V. Cummings en Peter Vincent.

Conceptuele visualisatie van de luchtstroming rond de dunne rotorbladen van een toekomstige Marshelikopter.

