• 한국항공우주학회지
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• 제31권1호
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• pp.49-57
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• 2003

일반적으로 회전익 공기역학에서 기초적인 해석 도구로 이용되고 있는 운동량 이론 (구동 원반 이론)과 깃 요소법을 부메랑에 적용하여 그 비행 궤적을 예측하여 보았다. 실제로 부메랑을 제작하여 수치 모사의 결과와도 비교하고 물리적인 직관을 얻었다. 실제로 부메랑을 제작하여 수치 모사의 결과와도 비교하고 물리적인 직관을 얻었다. 수치 해석과 실험 모두에서 이륙한 부메랑은 마치 ‘날으는 회전차’와 같이 세차 운동을 수반하면서 헬리콥터 모드로부터 오토자이로 모드로 전이하여 가는 것을 관찰할 수 있었다. 전체 시스템은 극도로 비선형적이어서 초기 조건에 매우 민감함을 보였다. 인자들을 변화시키면 다양한 비행 궤적들을 얻을 수 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권6호
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• pp.429-439
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• 2013

본 연구에서는 로터 성능 해석을 위한 로터 성능 해석자를 개발하고 이를 사용하여 방풍 구조물 내부의 로터 성능 해석을 수행하였다. 로터 성능 해석자는 깃요소 이론 기반의 actuator disk model을 사용한 해석자를 사용하였다. 또한, 주변의 구조물로 인한 로터 하중의 비대칭성을 고려하기 위해 깃요소 이론에서 블레이드의 flapping 운동에 대한 해석을 수행하여 유효받음각 계산에 적용하였다. 개발된 해석자를 사용하여 바닥면과 벽면에 의한 로터 성능 변화에 관한 연구와 비교 검증을 수행하였다. 방풍 구조물 형상에 따른 로터 성능 해석을 통해 방풍 구조물에 의한 로터 성능 감소 현상을 확인하였다. 이를 통해 방풍 구조물이 없는 경우 대비 95% 이상의 로터 성능 비를 가지는 방풍 구조물의 유출입덕트 면적을 제안하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권10호
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• pp.833-844
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• 2018

본 연구에서는 무인 회전익기의 종류인 쿼드콥터의 로터 블레이드에 대해 바람 및 비행 조건의 따른 공력특성을 예측하고자 한다. 돌풍 및 비행 조건들을 고려하기 위해 바람의 좌표계 변환 개념을 제시하였다. 강체 블레이드 플래핑 운동방정식을 고려한 깃 요소 및 운동량 이론을 이용해 개별 로터의 제자리, 전진, 상승 비행을 해석하였다. XFOIL을 사용하여 공력결과를 도출하였고, 개발된 BEMT를 이용하여 제자리 비행, 전진, 상승 조건의 검증을 수행했다. 또한 제자리 비행 실험 환경 구축 및 실험 결과와 개발된 BEMT의 비교 및 검증을 수행하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권12호
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• pp.1087-1096
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• 2011

본 연구의 목적은 오픈 소스 코드에서 제공하는 해석자의 알고리즘을 수정하여 로터의 유동 해석에 적합하도록 해석자를 확장하고, 이를 검증하는 것이다. 우선 로터의 추력에 의해 발생하는 후류에 의한 유동 흐름의 해석이 가능하도록 오픈 소스 코드인 OpenFOAM의 표준 해석자의 알고리즘을 개선하였다. 또한, 로터의 추력 예측을 위해서 깃요소 이론을 기반으로 한 가상 블레이드 기법을 적용하였다. 깃요소 이론에서의 유효받음각을 구하기 위한 로터 디스크 상의 속도 성분은 해석자 내에서 반복계산시마다 수렴되는 속도를 사용하였다. 개발된 로터 해석자를 사용하여 로터 유입류 해석을 수행하고 그 결과를 실험 결과 및 타 수치해석 코드의 결과와 비교하여 신뢰도를 검증하였다. 로터-동체 상호작용 해석을 통해 헬리콥터 시스템 전체에 대한 로터 해석자의 적용가능성을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권5호
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• pp.513-520
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• 2014

무인비행체는 소형화, 경량화가 중요하기 때문에 동력장치에 한계가 있다. 공력성능을 향상을 위해 항공기의 크기나 무게에 영향을 주지 않는 블레이드의 형상의 변화를 주는 것이 가장 효율적이다. 본 연구에서는 제자리 비행을 하는 멀티로터 무인비행체에 있어 단일 로터 블레이드의 테이퍼 비율, 비틀림 각도 등에 따른 추력성능의 변화를 전산유동해석 시뮬레이션을 통해 수행하였다. 전산유동해석 코드인 ADINA-CFD 를 통해 얻은 수치 결과를 깃 요소 이론(blade element theory, BET)과 비교하였으며, 블레이드의 형상 변화가 추력성능에 영향을 미치는 것을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권9호
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• pp.16-26
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• 2005

본 연구에서는 틸트로터 항공기 개념을 채택하고 있는 스마트무인기의 프롭로터 공력형상 설계를 수행하였다. 틸트로터 항공기의 프롭로터는 단일 형상의 로터가 회전익과 고정익의 두 가지의 비행모드에서 운용되어야 하므로 회전익으로서의 로터와 고정익으로서의 프로펠러 요구 성능을 동시에 만족할 수 있도록 형상 설계가 이루어 져야 한다. 프롭로터의 공력형상 설계는 로터의 성능, 비행체의 공력성능, 그리고 엔진의 성능데이터를 결합하여 이루어 졌다. 모멘텀-깃요소 이론에 바탕을 둔 로터의 성능해석코드에 대한 검증은 TRAM 데이터와의 비교를 통해 이루어 졌다. 프롭로터의 공력형상 설계는 틸트로터 항공기의 고정익과 회전익 성능을 동시에 만족할 수 있는 형상을 구현하기 위하여 다양한 형태의 성능 맵이 작성되었고, 이들 선도 위에서 최적의 성능이 구현될 수 있는 성능 및 형상 파라메타가 결정되도록 하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권10호
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• pp.884-890
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• 2007

10 kW급 수평축 풍력 터빈의 로터를 개발하기 위해 블레이드의 공력 설계 절차를 체계적으로 연구하고 실행하였다. 운동량 이론과 깃 요소법에 근거한 역 설계 방법을 확립하고, 이를 이용하여 주어진 공력 분포에 따른 근사 최적 형상을 설계하였다. 설계된 형상은 공군사관학교의 풍동에서 검증되었고, 본 설계를 통하여 실제로 제작된 로터로부터 실측 데이터를 취득하여 비교하였다. 본 연구를 통하여 저자들은 풍력 터빈 블레이드의 설계 방법에 대한 체계적 기술을 축적하고, 나아가 같은 방법을 중대형 시스템으로 확장하기 위한 기술적 노하우를 취득하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권12호
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• pp.1017-1024
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• 2012

깃끝단 후퇴각을 가지는 최신 터보프롭 항공기의 프로펠러 블레이드에 대한 공력설계 및 해석을 수행하였다. 프로펠러 형상 설계를 위한 익형은 HS1 계열을 적용하였다. 와류-깃요소 이론(Vortex-Blade element theory)을 기반으로 하고 최소에너지 손실 조건을 만족하는 Adkins의 방법을 적용하여 Conventional 프로펠러 블레이드에 대한 공력설계 및 성능해석을 하였다. 목표 항공기의 설계점에서 코드 길이와 피치각을 변경해 가며 프로펠러 형상을 생성하였다. Conventional 프로펠러 블레이드 형상 정보를 기반으로 코드 길이, 깃끝단 후퇴각을 수정 적용하여 최신 프로펠러를 설계하였다. 전산유체역학을 이용한 설계된 최신 프로펠러 공력특성 분석을 통하여 최신 프로펠러가 적절하게 설계되었음을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권10호
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• pp.112-119
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• 2003

50 m급 비행선의 추진을 위한 복합재 프로펠러를 공력/구조 설계하였으며, 지상 성능 시험을 수행하였다. 먼저 와류-깃요소 이론을 적용하여 비행선의 최대 비행 속도 조건에서 최소 손실을 갖는 45 kW급 프로펠러를 설계하였다. 프로펠러는 직경 2m, 블레이드 수 3, 고정피치 방식을 적용하였으며, 추력 제어를 위해 RPM 조절방식을 채택하였다. 설계한 프로펠러의 성능을 검증하기 위하여 지상정지 상태에서 프로펠러의 피치각을 변화시켜 가며 추력과 토크를 측정하여 이론적 방법으로 계산한 추력계수, 동력계수와 비교하였으며, 시험결과와 이론적 계산 결과는 잘 일치함을 확인하였다.

• 한국기계가공학회지
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• 제21권5호
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• pp.53-60
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• 2022

In this study, the conceptual design and performance evaluation of a personal air vehicle (PAV) is presented, which is a potential futuristic individual transportation. The blade element theory (BET) is employed to compute a rotational velocity. A computational fluid dynamics (CFD) simulation is performed to investigate the difference in the thrust performance in the rotor axis distance of a quad-copter PAV in hovering. Modal analysis is performed to create a Campbell diagram to investigate critical speed. Consequently, a quad-copter PAV changes the aerodynamics thrust and critical velocity according to the rotor axis distance.