Design and Optimization Study on the Multi Flight Modes Canard Rotor/Wing Aircraft with Development of Sizing Program

A design study was conducted for a new concept aircraft(Canard Rotor/Wing: CRW) that has the capability of dual mode flight, a rotorcraft and a fixed wing mode. The CRW can show a vertical take off/landing and a high speed/efficiency cruise performance simultaneously. It is not surprising to develop a new sizing code for this class of aircraft because conventional sizing codes developed solely for either the rotary wing or the fixed wing aircraft are not adequate to design a dual mode aircraft operated both by the rotary wing through tip jet effux and the fixed wing lift. Thus, a new design code was developed based on the conventional sizing code by adding some features including rotor performance, duct flow, and engine flow analysis, hence could eventually predict the performance of reaction driven rotor, the flight performance and the flight characteristics. The various design parameters were investigated to find their influences on the flight performance then, a small UAV(Unmanned Aircraft Vehicle) of 1500 lbs class was optimally designed to have minimum weight using the developed sizing code.

사이징 프로그램 개발을 통한 다중 비행 모드 Canard Rotor/Wing 항공기의 형상 최적설계

본 연구에서는 회전익 항공기의 수직 이/착륙 성능과 고정익 항공기의 고속/고효율 순항 비행 성능을 모두 가지는 Canard Rotor/Wing 항공기 최적 형상설계를 수행하였다. CRW 항공기의 특징인 로터/날개 가변 방식과 로터 회전 시 팁 제트를 통하여 회전력을 얻는 점 때문에 기존의 회전익 또는 고정익 사이징 프로그램만으로는 바로 적용이 어렵고 Reaction Driven 로터에 대한 해석 모듈의 추가와 회전익/고정익 비행 모드 해석이 혼합되어야 한다. 따라서 기존의 사이징 프로그램을 바탕으로 로터 성능, 덕트 유동, 엔진 유동 해석 코드를 연결하여 Reaction Driven 로터 성능 해석이 가능하게 하였으며, 비행체 외형상 특징과 임무별 비행특징이 반영되도록 사이징 프로그램을 개발하였다. 1500 lbs급 소형 무인기에 대하여 비행체 사이징을 수행하고 성능에 크게 영향을 미치는 설계변수를 파악하여 최적화 문제를 구성하였고 전역적 최적화 기법을 이용하여 최소 중량을 가지는 CRW 항공기의 최적형상을 도출하였다.