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고속 전진비 조건에서의 로터 진동하중 특성 연구

Vibratory Loads Behavior of a Rotor in High Advance Ratios

한국항공우주학회지 = Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, v.46 no.3, 2018년, pp.237 - 243  

나덕환 (Department of Aerospace Information Engineering, Konkuk University) ,  유영현 (Department of Aerospace Information Engineering, Konkuk University) ,  정성남 (Department of Aerospace Information Engineering, Konkuk University)

초록
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본 연구에서는 고 전진비 조건의 로터에 대해 전진비 변화에 따른 허브 진동하중의 변화를 예측하고, 블레이드에서 발생하는 구조하중 예측 및 조화 분석을 통하여 구조하중 변화를 고찰하였다. 로터 전진비는 0.40부터 0.71까지 범위를 가지며, NASA에서 수행한 풍동시험 결과에 대해 수치묘사 연구를 수행하였다. 검증한 결과를 토대로 허브 진동하중 및 블레이드 모멘트를 예측하였다. 허브 진동하중은 최초에 증가하다가 전진비가 0.5 이상의 경우에는 변화가 거의 없음을 보여주었다. 블레이드 구조하중은 전진비가 증가할수록 진폭의 크기가 증가하며, 블레이드 모멘트의 조화 분석을 수행한 결과 플랩 모멘트는 3/rev, 래그모멘트는 4/rev의 영향이 매우 크다는 점을 확인하였다. 이는 전진비가 증가할수록 2차 플랩과 2차 래그 모드의 고유진동수가 각각 3/rev와 4/rev에 근접하기 때문인 것으로 파악되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, the hub vibration load characteristic is evaluated for a rotor in high advance ratio conditions while investigating blade loads through the structural load prediction and harmonic analysis. Numerical studies are performed to validate the wind tunnel test data performed in NASA as the ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 회전익기 구조 동역학 해석 프로그램인 CAMRAD II[10]를 이용해서 H-34 로터 진동하중 특성을 분석하였다. 해석 결과의 신뢰도를 제고하기 위해 먼저 풍동시험 결과에 대한 검증 연구를 진행하였다.

가설 설정

  • 계산에 사용된 로터 유입비 모델은 자유 후류 모델을 사용하여 해석을 실시하였다. 본 논문에서는 4개 로터 블레이드가 형상이 동일하며, 물성치가 같다고 가정하였다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
회전익기의 단점은 무엇인가? 회전익기는 수직 이착륙의 이점을 가지고 있어군, 소방 및 관광 등 여러 분야에서 폭넓게 사용되고 있다. 하지만 회전익기는 고정익에 비하여 상대적으로 느린 점이 지적되고 있다. 이러한 문제를 극복하기 위해 고속비행이 가능한 복합형 회전익기의 연구[1]가 최근 활발히 진행되고 있다.
본 실험에서 플랩 모멘트와 래그 모멘트의 가장 영향을 주는 성분은? (4) 블레이드 구조하중에 대한 조화 분석을 수행한 결과, 전진비가 증가함에 따라서 플랩 모멘트와 래그 모멘트는 3/rev 혹은 4/rev이 각각 가장 중요한 하중 성분임을 보였다.
본 실험에서 플랩 및 래그 모멘트 하중의 진폭이 증가하는 이유는? (3) 전진비 증가에 따른 블레이드 구조하중의 변화를 살펴보았으며, 플랩 및 래그 모멘트 하중은 진폭이 계속해서 증가하는 경향을 보였다. 이는 2차 플랩 및 2차 래그 모드가 로터 회전수 감소에 의해 블레이드의 회전 고유진동수에 접근하기 때문인 것으로 분석되었다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (15)

  1. Yeo, H., and Johnson, W., "Optimum Design of a Compound Helicopter," Journal of Aircraft, Vol. 46, No. 4, July-Aug. 2009. 

  2. Fegely, C., Juhasz, O., Xin, H., and Tischler, B. B., "Flight Dynamics and Control Modeling with System Identification Validation of the Sikorsky X2 Technology TM Demonstrator," American Helicopter Society 72nd Annual Forum, Florida, May 2016. 

  3. Roesch, P., "Fast Hybrid Helicopter with Long Range with Longitudinal Trim Control," U.S. Patent No. 2010/0224720 A1, Sept. 2010. 

  4. McCloud, J. L., Biggers, J. C., Ames Research Center, and Stroub, R. H., "An Investigation of Full-Scale Helicopter Rotors at High Advance Ratios and Advancing Tip Mach Numvers," NACA Technical Note, July 1968. 

  5. Datta, A., Yeo, H., Norman, T. R., "Experimental Investigation and Fundamental Understanding of a Slowed UH-60A Rotor at High Advance Ratios," American Helicopter Society 66nd Annual Forum, VA, May 2011. 

  6. Yeo, H., "Investigation of Performance and Loads of a UH-60A Rotor at High speed ratios," American Helicopter Society 68nd Annual Forum, Texas, May 2012. 

  7. Bowen-Davies, G. M., Chopra, I., "Aeromechanics of a Slowed Rotor," Journal of The American Helicopter Society, Vol. 60, Apr. 2014. 

  8. Bowen-Davies, G. M., Chopra, I., "Performance and Loads Predictions of a Mach-Scaled Rotor at High Advance Ratios," Journal of The American Helicopter Society, Vol. 61, May 2015. 

  9. Milgram, J., and Chopra, I., "Helicopter Vibration Reduction with Trailing Edge Flaps," Structural Dynamics and Materials Conference, Apr. 1995 

  10. Johnson, W., "CAMRAD II: Comprehensive Analytical Model of Rotorcraft Aerodynamics and Dynamics," Johnson Aeronautics, Palo Alto, CA, 1992. 

  11. Bousman, W. G., "Rotorcraft Airloads Measurements-Extraordinary Costs, Extraordinary Benefits," Ames Research Center, Aug. 2014. 

  12. J. P. Rabbott, Jr., A. A. Lizak, and V. M. Paglino, "A Presentation of Measured and Calculated Full-scale Rotor Blade Aerodynamic and Structural Loads," USAAVLABS Technical Report, 66-31, July 1966. 

  13. Yeo, H., and Johnson, W., "Prediction of Rotor Structural Loads with Comprehensive Analysis," 31st Ruropean Rotorcraft Forum, Florence, Sept. 2005. 

  14. Na, D. H., You, Y. H., and Jung, S. N., "Comprehensive Aeromechanics Predictions on Air and Structural Loads of HART I Rotor," International Journal of Aeronautical and Space Sciences, Vol. 18, No. 1, Feb. 2017. 

  15. You, Y. H., and Jung, S. N., "Optimum Active Twist Input Scenario for Performance Improvement and Vibration Reduction of a Helicopter Rotor", Aerospace Science and Technology, Vol. 63, Dec. 2016. 

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