Development of an Intelligent Active Trailing-edge Flap Rotor to Reduce Vibratory Loads in Helicopter

헬리콥터의 진동하중 저감을 위한 지능형 능동 뒷전 플랩 로터 제어 시스템 개발

Helicopter uses a rotor system to generate lift, thrust and forces, and its aerodynamic environment is generally complex. Unsteady aerodynamic environment arises such as blade vortex interaction. This unsteady aerodynamic environment induces vibratory aerodynamic loads and high aeroacoustic noise. Those are at N times the rotor blade revolutions (N/rev). But conventional rotor control system composed of pitch links and swash plate is not capable of adjusting such vibratory loads because its control is restricted to 1/rev. Many active control methodologies have been examined to alleviate the problem. The blade using active control device manipulates the blade pitch angle at arbitrary frequencies. In this paper, Active Trailing-edge Flap blade, which is one of the active control methods, is designed to modify the unsteady aerodynamic loads. Active Trailing-edge Flap blade uses a trailing edge flap manipulated by an actuator to change camber of the airfoil. Piezoelectric actuators are installed inside the blade to manipulate the trailing edge flap.

일반적으로 헬리콥터는 양력, 추력 그리고 힘을 발생시키기 위해 로터 시스템을 사용하기 때문에 공력환경이 매우 복잡하다. 블레이드 와류 간섭과 같은 비정상 공력 환경이 발생한다. 이러한 비정상 공력 환경은 진동하중과 높은 공력소음을 유발한다. 진동하중과 공력소음은 로터 블레이드 회전수에 N 배의 해당하는 주파수 (N/rev)를 갖는다. 하지만 스와시 판과 피치링크로 이루어진 전통적인 로터 조종계통은 블레이드가 1 회 회전하는 동안 한번의 조종 변위를 발생시킬 수 있기 때문에 그러한 진동하중을 조절하기에는 한계가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 많은 능동 제어 기법들이 개발되었다. 능동 제어기법은 임의의 주파수로 블레이드의 피치 각을 조종할 수 있다. 본 논문에서는 비정상 공력 하중을 변화시키기 위해 능동 제어기법 중 한 가지인 능동 뒷전 플랩 블레이드의 설계를 수행하였다. 능동 뒷전 플랩 블레이드는 에어포일의 캠버를 변화시키기 위해 작동기에 의해 구동되는 뒷전 플랩을 장착한다. 뒷전 플랩을 작동시키기 위해 블레이드 내부에 위치 압전 작동기를 사용하였다.