Rotor 57

About

Rotor 57 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 57 has a pressure ratio of 1.38.

• Original technical report ^[1]:

  @TechReport{moore1979design,
    author           = {Moore, Royce D. and Osborn, Walter M.},
    date             = {1979},
    institution      = {NASA Lewis Research Center Cleveland, OH, United States},
    title            = {Aerodynamic Performance of 1.38-Pressure-Ratio, Variable-Pitch Fan Stage},
    number           = {NASA-TP-1502},
    url              = {https://ntrs.nasa.gov/citations/19790023042},
  }
    * Picture : 
  
  {{ :public:modeles:rotor_57:gene_aubes_nasa_image_rotor57.png?300 |}}
  <caption>Fig1. https://ntrs.nasa.gov/citations/19790023042 p.56</caption>
   
  
  <callout type="info" icon="true" title="Useful documents"> 
    * {{ :public:modeles:rotor_57:rotor57.pdf | NASA technical report}} (.pdf)
    * {{ :public:modeles:rotor_57:rotor57_original.csv  | geometrical parameters file}} (.csv), usable as input of OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes>Kojtych S., Batailly A. «OpenMCAD, an open blade generator: from Multiple-Circular-Arc profiles to Computer-Aided Design model» 2022. {{ https://hal.science/hal-03923093|code en libre accès}})] to generate reference blade models.
  </callout>
  
  ===== Reference blade =====
  
  The **reference blade** is defined with multiple-circular arc profiles[(cite:Crouse_1969_computer)] given in the original NASA report[(cite:moore1979design)]. Corresponding models are computed with the open-source code OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes)].
  
  ===== Geometry =====
  
  The geometry of rotor 57 is described in the [[https://ntrs.nasa.gov/citations/19790023042|original NASA report]]  by the following tables. The length are in centimeters and the angles in degrees.
  {{ :public:modeles:rotor_57:gene_aubes_nasa_geom_rotor57.png?400 |}}
  
  ===== Aerodynamic design  =====
  
  ^                   ^  unit     ^ values   ^
  ^ pressure ratio    |  [-]      | 1.38     |
  ^ mass flow         |  [kg/s]   | 29.6     |
  ^ tip speed         |  [m/s]    | 289.6    |
  ^ aspect ratio      |  [-]      | 1.26     |
  ^ number of blades  |  [-]      | 19       |
  ^ rotative speed    |  [rad/s]  | 1139.98  |
  
  ===== Material properties  =====
  
  The original material of the rotor 57 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:
       - <fc #c0c0c0>(1B)</fc>: 4256.6 rad/s  / 677.5 Hz
       - <fc #c0c0c0>(2B)</fc>: 11745.8 rad/s / 1869.4 Hz
       - <fc #c0c0c0>(1T)</fc>: 14867.1 rad/s / 2366.2 Hz
  
  
  ==== CAD model ====
  
  The CAD model is computed with the open source code OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes)].
  
  <grid>
  <col md="2">
  </col>
  <col md="4">
  {{ :public:modeles:rotor_57:57_intra.png?200 |}}
   <caption>pressure side</caption>
  </col>
  <col md="4">
  {{ :public:modeles:rotor_57:57_extra.png?200 |}}
  <caption>suction side</caption>
  </col>
  <col md="2">
  </col>
  </grid>
  
  ==== Natural frequencies ====
  
  
  First three natural frequencies (with clamped root) for the mesh computed with OpenMCAD[(cite:Kojtych_2022_gene_aubes)]:
  
  <callout type="warning" icon="true"> 
  Currently not available because of a problem to compute them with aster from the mesh of the reference blade.
  </callout>
  
  
  </pane>
   
  <pane id="tab-fr">
  
  
  
  <btn type="warning" size="md" modal="modal_fr">Fichiers téléchargeables</btn>
  <modal id="modal_fr" title="Libre accès">
  **[[https://gitlab.lava.polymtl.ca/depots_publics/modeles/nasa/rotor57|lien vers le projet Git]]**
  </modal>
  
  ===== À propos =====
  
  Le rotor 57 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 57 possède un taux de compression de 1,38.
  
    * Rapport technique original [(cite:moore1979design>)]: <code>@TechReport{moore1979design,
    author           = {Moore, Royce D. and Osborn, Walter M.},
    date             = {1979},
    institution      = {NASA Lewis Research Center Cleveland, OH, United States},
    title            = {Aerodynamic Performance of 1.38-Pressure-Ratio, Variable-Pitch Fan Stage},
    number           = {NASA-TP-1502},
    url              = {https://ntrs.nasa.gov/citations/19790023042},
  }

• Photographie :

Aube de référence

L'aube de référence est définie par des profils de type arcs circulaires multiples^[3], donnés dans le rapport technique original de la NASA^[1]. Les modèles associés sont obtenus avec le code en libre accès OpenMCAD^[2].

Géométrie

La géométrie du rotor 57 est décrite dans le rapport d'origine de la NASA par les tableaux suivants. Les grandeurs sont en centimètres et en degrés.

Caractéristiques aérodynamiques

Propriétés matériau

Le matériau original du rotor 57 n'est pas défini dans le rapport de la NASA.

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

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

1. (1B): 4256,6 rad/s / 677,5 Hz
2. (2B): 11745,8 rad/s / 1869,4 Hz
3. (1T): 14867,1 rad/s / 2366,2 Hz

Modèle CAO

intrados

</col>

extrados

Fréquences propres

Fréquences des trois premiers modes (noeuds du pied d'aube encastrés) pour le maillage obtenu avec OpenMCAD^[2] :

</tabs>