Methode detecteert het begin van destructieve trillingen in vliegtuigturbines

Flutter is een complex oscillerend fenomeen dat turbinebladen van vliegtuigen kan vernietigen en is in het verleden de oorzaak geweest van verschillende vliegtuigongevallen. In ruimtevaartonderzoek verwijst flutter over het algemeen naar ongewenste en zichzelf aanhoudende trillingen in turbinebladen die gemakkelijk uit de hand kunnen lopen en ze samen met de motor en zelfs de vleugels van het vliegtuig kunnen vernietigen.

Onderzoekers hebben een aanpak ontwikkeld die kan worden gebruikt voor vroege detectie van het begin van flutter, waarmee een van de belangrijkste problemen wordt opgelost die het ontwerp van lichtere en efficiëntere turbines hebben tegengehouden. Het belangrijkste idee achter de aanpak is dat de turbineventilator wiskundig kan worden gemodelleerd als een complex netwerk van onderling verbonden oscillatoren en dat flutter uiteindelijk het resultaat is van de progressieve synchronisatie van steeds meer bladen als gevolg van een verhoogde luchtstroom die door de turbine gaat.

Door experimenten op een turbine testopstelling ontdekte het team dat vóór het begin van de flutter, een bepaald blad begint te fungeren als een "centrale hub" in het netwerk en aangrenzende bladen synchroon beginnen te oscilleren. Deze "lokale" synchronisatie breidt zich snel uit en leidt tot de collectieve synchronisatie van alle blades, wat kan resulteren in potentieel catastrofale flutter.

In deze context toonde de netwerkrepresentatie van het systeem de toepasbaarheid aan van twee lokale en globale maatregelen als potentiële detectoren van cascadeflutter:de verbindingssterkte tussen individuele netwerkknooppunten en de synchronisatieparameter van het netwerk. De eerste is geldig voor het specificeren van de dominante bladen voor het begin van cascadefladderen. De laatste, die varieert van 0 tot 1, is daarentegen meer geschikt om een ​​drempel voor dit begin te bepalen.

De gecombineerde bevindingen werpen licht op het complexe fenomeen flutter en dragen bij aan de academische systematisering van niet-lineaire problemen op het gebied van luchtvaarttechniek en aanverwante niet-lineaire wetenschap. Ze zouden veelbelovende technieken kunnen zijn voor de vroege detectie van het begin van flutter in de ontwerptoestand van bladen.