Rotor 53

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Rotor 53 is part of a research program to study fan stages suitable for use in engines for quiet powered lift aircraft. Experimental studies have been conducted on fan stages suitable for use in engines for quiet powered lift aircraft using the externally blown flap. The externally blown flap aircraft requires a large flow of low velocity air for effective lift and low noise during take-off and landing. To meet the low noise requirement, the fans will be required to have low tip speed and low-pressure ratio. The pressure ratios of interest in the program range from 1.15 to 1.4. Rotor 53 has a pressure ratio of 1.35.

  • Original technical report [1]:
    @TechReport{osborn1978design,
    author      = {Osborn, Walter M. and Moore, R. D. and Steinke, Ronald J.},
    title       = {Aerodynamic Performance of a 1.35-Pressure-Ratio Axial-Flow Fan Stage},
    institution = {NASA Lewis Research Center Cleveland, OH, United States},
    note        = {NASA-TP-1299, url~: \url{https://ntrs.nasa.gov/citations/19790001851}, 1978}}  
  • Picture :

@Misc{brown1974records,
author   = {Brown, M.},
title    = {Rotor 53 and stator 53. {R}ecords of the {N}ational {A}eronautics and {S}pace {A}dministration, 1903 - 2006. {P}hotographs relating to agency activities, facilities and personnel, 1973 - 2013},
note     = {\href{https://catalog.archives.gov/id/17466806}{https://catalog.archives.gov/id/17466806}, 1974 }, % for Fig. 1}

The geometry of rotor 53 is described in the original NASA report by the following tables. The length are in centimeters and the angles in degrees.

unit values
pressure ratio [-] 1.35
mass flow [kg/s] 32.7
tip speed [m/s] 302.8
tip solidity [-] 1
aspect ratio [-] 2.86
number of blades [-] 30
rotative speed [rad/s] 1200

The original material of the rotor 53 is not defined in the NASA report.

Considered properties: Ti-6Al-4V, generic titanium :

unité valeurs
alloy [-] Ti-6Al-4V
Young's modulus [GPa] 108
density [kg/m3] 4400
Poisson's ratio [-] 0.34
yield stress [GPa] 0.824

First three natural frequencies (with clamped root) for the mesh:

  1. (1B): 1160.3 rad/s / 184.7 Hz
  2. (2B): 4092.4 rad/s / 651.3 Hz
  3. (1T): 7127.5 rad/s / 1134.4 Hz

Fichiers téléchargeables

Le rotor 53 fait partie d'un programme de recherche visant à étudier les étages de soufflante susceptibles d'être utilisés dans des moteurs d'avions plus silencieux. Des études expérimentales ont été menées sur des étages de soufflante utilisant un volet à soufflage externe. L’utilisation de tel volets nécessite un grand débit d'air à faible vitesse pour une portance efficace et un faible niveau de bruit au décollage et à l'atterrissage. Pour répondre à cette exigence de faible bruit, les soufflantes devront avoir une faible vitesse en tête et un faible taux de compression. Les taux de compression d'intérêt dans le programme varient de 1,15 à 1,4. Le rotor 53 possède un taux de compression de 1,35.

  • Rapport technique original [1]:
    @TechReport{osborn1978design,
    author      = {Osborn, Walter M. and Moore, R. D. and Steinke, Ronald J.},
    title       = {Aerodynamic Performance of a 1.35-Pressure-Ratio Axial-Flow Fan Stage},
    institution = {NASA Lewis Research Center Cleveland, OH, United States},
    note        = {NASA-TP-1299, url~: \url{https://ntrs.nasa.gov/citations/19790001851}, 1978}}  
  • Photographie :

@Misc{brown1974records,
author   = {Brown, M.},
title    = {Rotor 53 and stator 53. {R}ecords of the {N}ational {A}eronautics and {S}pace {A}dministration, 1903 - 2006. {P}hotographs relating to agency activities, facilities and personnel, 1973 - 2013},
note     = {\href{https://catalog.archives.gov/id/17466806}{https://catalog.archives.gov/id/17466806}, 1974 }, % for Fig. 1}

La géométrie du rotor 53 est décrite dans le rapport d'origine de la NASA par les tableaux suivants. Les grandeurs sont en centimètres et en degrés.

unités valeurs
taux de compression [-] 1,35
débit massique [kg/s] 32,7
vitesse en tête [m/s] 302,8
solidité en tête [-] 1
allongement [-] 2,86
nombre d'aubes [-] 30
vitesse de rotation [rad/s] 1200

Le matériau original du rotor 8 n'est pas défini dans le rapport de la NASA.

Propriétés considérées : alliage de titane Ti-6Al-4v :

unité valeurs
alliage [-] Ti-6Al-4v
module d'Young [GPa] 108
masse volumique [kg/m3] 4400
coefficient de Poisson [-] 0,34
limite élastique [GPa] 0,824

Fréquences des trois premiers modes (noeuds de la base encastrés) pour le maillage :

  1. (1B): 1160,3 rad/s / 184,7 Hz
  2. (2B): 4092,4 rad/s / 651,3 Hz
  3. (1T): 7127,5 rad/s / 1134,4 Hz


1. a, b Osborn. «Aerodynamic Performance of a 1.35-Pressure-Ratio Axial-Flow Fan Stage » 1978. pdf
  • public/modeles/rotor_53/accueil.txt
  • Dernière modification : 2022/09/16 14:05
  • de alainbatailly