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수직 이착륙 무인기용 소형 덕티드팬의 공력성능 및 후류특성에 관한 실험적 연구
Experimental Study on Aerodynamic Performance and Wake Characteristics of the Small Ducted Fan for VTOL UAV 원문보기

한국항공우주학회지 = Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, v.50 no.1, 2022년, pp.1 - 12  

신수희 (Dept. of Aerospace System Engineering, Korea University of Science and Technology) ,  이승훈 (Korea Aerospace Research Institute) ,  김양원 (Korea Aerospace Research Institute) ,  조태환 (Dept. of Aerospace System Engineering, Korea University of Science and Technology)

초록
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소형무인기의 틸팅방식 추진장치로 소형덕티드팬을 적용하였을 때 나타나는 공력특성을 분석하기 위해 직경 104mm 전기추진 덕티드팬의 공력특성을 풍동시험을 통해 살펴보았다. 소형무인기 운영조건에서 나타나는 현상을 살펴보기 위해 OPPAV 축소시제기의 제자리비행, 전진비행 및 천이비행 조건을 시험조건으로 채택하였으며, 6분력 발란스를 사용하여 덕티드팬의 추력 및 측력, 토크를 측정하였다. 비행체 주날개 및 꼬리날개에 영향을 미칠 수 있는 팬 후류를 파악하기 위해 5공 프로브를 사용하여 덕트 후방 250mm 단면의 3차원 속도벡터를 측정하였다. 제자리비행 및 전진비행 조건에서 덕티드팬의 추력 및 토크 특성을 파악하였으며, OPPAV 축소시제기에 적용하기 위한 조건을 도출하였다. 천이비행 조건에서 틸트각 40° 이하에서는 각도가 변하여도 추력이 유지되는 특성을 보이고 있으며 그 이후 각에서는 점차 증가하는 경향이 나타났다. 측력은 틸트각 75°까지 지속적으로 증가하는 경향이 나타났다. 제자리비행 및 전진비행 조건에서 60m/s 수준의 축방향 속도성분과 12m/s 수준의 원주방향 속도성분이 측정되었다. 틸트각이 증가함에 따라 축방향 속도 최대값 위치가 회전중심선을 벗어나는 경향이 나타나고 있으며, 단면 와류 중심도 유사한 위치로 이동하는 경향이 나타나고 있다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Wind tunnel test for a small scale electric ducted fan with a 104mm diameter was conducted to analyze the aerodynamic characteristics when it was used as a propulsion system of tilt-propeller UAV. Experimental conditions were derived from flight conditions of a sub-scaled OPPAV. Forces and moments o...

주제어

#소형 덕티드팬   #풍동시험   #공력특성   #3차원 유동장  

참고문헌 (8)

  1. Wang, B., Guo, Z., Wang, P., Shan, S. and How, X., "Investigation of the Aerodynamic Characteristics of Ducted Fan System," World Academy of Science, Engineering and Technology, Vol. 6, 2012. 

  2. Park, Y. M., Bang, H. S., Jeong, J. D. and Lee, H. C., "Comparison of Ducted Fan and Rotor Aerodynamic Performances for VTOL UAV," Proceeding of The Korean Society for Aeronautical and Space Science Fall Conference, November 2014, pp. 1055~1058. 

  3. Ryu, M. H., Cho, L. S. and Cho, J. S., "Experimental Study on the Aerodynamic Characteristics of the Ducted fan for the Propulsion of a Small UAV," Journal of The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences, Vol. 40, No. 5, May 2012, pp. 413~422. 

    원문보기 상세보기 crossref

  4. Akturk, A., Shavalikul, A. and Camci, C., "PIV Measurement and Computational Study of a 5-inch Ducted Fan for V/STOL UAV Applications," 47th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, Orlando, Florida, January 2009. 

  5. Anita, I. and Robert, W., "Performance Study of a Ducted Fan System," American Helicopter Society Aerodynamics, Acoustics, and Test and Evaluation Technical Specialists Meeting, 2002. 

  6. Choi, S. W., "Configuration design and performance analysis for the sub-scaled OPPAV," Proceeding of The Korean Society for Aeronautical and Space Science Fall Conference, November 2019, pp. 629~630. 

  7. www.epf.com.tw/store/index.php?routeproduct/product&path7_12_13&product_id5 

  8. www.aeroprobe.com/l-shaped-probe/#1492296220035-2d83d6ab-26fe 

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