Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences (한국항공우주학회지)

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Aerodynamic Optimization of Helicopter Blade Planform (I): Design Optimization Techniques

헬리콥터 블레이드 플랜폼 공력 최적설계(I): 최적설계 기법

  • 김창주 (건국대학교 항공우주정보시스템공학과) ;
  • 박수형 (건국대학교 항공우주정보시스템공학과) ;
  • 오선구 (건국대학교 항공우주정보시스템공학과 대학원) ;
  • 김승호 (한국항공우주연구원) ;
  • 정기훈 (한국항공우주연구원) ;
  • 김승범 (한국항공우주연구원)
  • Received : 2010.08.09
  • Accepted : 2010.10.26
  • Published : 2010.11.01
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Abstract

This paper treats the aerodynamic optimization of the blade planform for helicopters. The blade shapes, which should be determined during the threedimensional aerodynamic configuration design step, are defined and are parameterized using the B$\acute{e}$zier curves. This research focuses on the design approaches generally adopted by industries and or research institutes using their own experiences and know-hows for the parameterization and for the definition of design constraints. The hover figure of merit and the equivalent lift-to-drag ratio for the forward flight are used to define the objective function. The resultant nonlinear programming (NLP) problem is solved using the sequential quadratic programming (SQP) method. The applications show the present method can design the important planform shapes such as the airfoil distribution, twist and chord variations in the efficient manner.

본 연구는 헬리콥터 블레이드 플랜폼의 공력최적 설계를 다루었다. 블레이드 3차원 공력형상 설계단계에서 결정해야하는 주요 설계 요소를 정의하고 B$\acute{e}$zier 곡선 등을 이용하여 매개변수화 하였다. 매개변수화와 설계 구속조건은 경험적 요소와 노하우를 반영하여 산업체나 연구소 등에서 사용하고 있는 설계기법을 활용하여 정의하였다. 호버링 FM과 전진비행 등가 양항비를 최적설계 문제의 목적함수로 반영하였다. 유도된 비선형 최적화 문제는 SQP기법으로 풀이하였으며 응용연구를 통해 본 연구의 기법으로 블레이드의 익형배치, 비틀림 및 시위분포 등 중요한 플랜폼 형상을 효과적으로 설계할 수 있음을 보였다.

Keywords

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