• 한국항공우주학회지
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• 제49권12호
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• pp.1011-1018
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• 2021

본 연구에서는 회전익기 통합해석 코드인 CAMRAD II를 이용하여 동축 동회전 로터(적층 로터)의 모델링과 제자리 비행 성능해석을 수행하였다. 본 연구는 주요 설계 변수인 방위각 위상차와 상/하단 로터 사이의 간격을 적절히 고려하여 동축 동회전 로터를 모델링하였으며, 기존 동축 반전 로터의 상단 로터의 토크 값을 동축 동회전 로터의 트림 목표 값으로 이용한 트림 기법 및 동축 반전 로터의 전체 추력 값을 트림 목표 값으로 이용한 트림 기법에서 제자리 비행 성능해석을 각각 수행하였다. 토크 트림 기법을 이용하였을 시 전체 로터의 추력은 -10°의 방위각 위상차에서 1.84% 최대화되었고, 추력 트림 기법을 적용하였을 때에는 전체 로터의 동력은 20°의 방위각 위상차에서 4.53%만큼 최소화되었다. 본 연구를 통하여 전기동력 수직 이착륙기에서 활용될 수 있는 동축 동회전 로터의 제자리 비행 성능이 방위각 위상차의 값에 따라 변화될 수 있음을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권8호
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• pp.597-609
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• 2020

동축 로터 시스템은 기존의 헬리콥터뿐만 아니라 드론, PAV, 차세대 고속 회전익기 및 화성탐사용 헬리콥터에 적용되는 등, 활용 분야가 점점 넓어지고 있다. 로터 시스템의 성능 연구는 기존 연구에서 동축 로터를 대상으로도 여러 차례 수행되었으나, 로터 블레이드의 변형에 대한 연구는 주로 단일 로터 시스템만을 대상으로 진행되었다. 하지만 동축 로터 시스템에서는 주변에서 발생하는 유동이 복잡하며, 두 로터의 간격이 로터 시스템 전체의 성능에 주요한 영향을 주므로 블레이드의 변형 연구가 더욱 중요하다. 이에 본 연구에서는 최신식 고속 영상촬영 기법 중 하나인 SPR(Stereo Pattern Recognition) 기법을 사용해 동축 로터 블레이드의 변형 측정에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 본 연구에는 한국항공우주연구원에서 개발한 축소 동축 로터 시험장치가 사용되었으며, 로터 블레이드의 변형과 성능의 연관성을 고찰하기 위해 동축 로터 시스템의 성능시험이 선행되었다. 해당 시스템의 로터 블레이드 변형을 SPR 기법으로 측정한 결과는 사전에 진행된 성능시험 결과와 함께 본 논문에 제시되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권7호
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• pp.497-505
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• 2022

본 연구에서는 회전익기 통합 해석 코드인 CAMRAD II를 이용하여 풍동 시험용 Lift-offset 동축 반전 로터의 성능 및 허브 진동 하중 해석을 수행하였다. 본 논문에서는 전체 로터의 추력을 트림 목표 값으로 사용하는 트림 조건 및 상/하 로터 각각의 추력을 트림 목표 값으로 이용하는 트림조건을 사용하였다. 두 종류의 트림 기법에 대하여 다양한 전진비 및 Lift-offset 값을 고려하여 해석을 수행하였고, 계산된 결과를 선행연구의 풍동 시험 및 해석 결과와 상호 비교하였다. 두 종류의 트림 기법을 이용한 연구 결과에서 모두 다양한 전진비 및 Lift-offset 값에 대하여 상/하 로터 각각의 양력, 토크 및 전체 로터의 로터 유효 양항비가 선행연구의 풍동 시험 결과와 유사함을 확인하였다. 또한 로터의 2P 허브 진동 하중 해석 결과를 기반으로 Lift-offset 동축 반전 로터 허브의 진동 하중 특성을 확인하였다. 본 연구를 통하여 CAMRAD II를 이용한 풍동 시험용 Lift-offset 동축 반전 로터의 모델링 및 해석 기법을 적절히 구축하였으며, 성공적으로 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권8호
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• pp.699-708
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• 2021

본 논문에서는 제자리 비행하는 동축반전 로터의 설계 파라미터인 상하부 로터의 축 간격에 따른 공력 특성 및 공력소음 특성에 관해 전산유체해석을 통해 분석하였다. Reynolds Averaged Navier Stokes 방정식을 사용하여 공력 해석을 진행하였으며 공력소음 해석 시에 Ffowcs Williams ans Hawkings 방정식을 사용하여 공력 특성 및 공력소음 특성을 비교하였다. 동축반전 로터는 회전에 의해 상하부 로터가 다른 각도를 가지며, 위상이 주기적으로 변하는 비정상 특성을 가진다. 상하부 로터의 간격이 증가함에 따라 유동 상호간섭이 감소하여 추력 및 토크의 공기역학적인 효율이 증가함을 확인하였다. 공력소음 관점에서 회전 평면 방향으로 방사하는 소음 특성은 축 간격에 의한 영향이 미미하게 나타났다. 로터 수직 아래 방향으로 주파수가 증가함에 따라 음압이 감쇄하지 않고 크기가 유지되어 전체 음압 수준을 증가시킨다. 동축반전 로터의 축 간격이 증가함에 따라 유동의 비정상 특성이 감소하여 전체 음압 수준이 크게 감소함을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권10호
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• pp.875-883
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• 2007

본 연구는 실내 정찰 임무에 적합한 동축반전형 MAV 개발하는 것을 목표로 하였다. 현재 개발된 유사기종의 제품을 참조하여 초기사이징을 실시하고 BEMT기법을 이용하여 로터성능을 해석하였다. 또한 로터성능을 측정할 수 있는 실험장비를 구성하였다. 시제기의 진동발생 및 비행 불안정 문제는 NC머신을 이용해 부품을 정밀제작하고 스테빌라이져, 시소형태의 로터를 도입하여 해결하였다. 본 연구를 통하여 영상장비를 장착하고 비행가능한 기체를 제작하는데 성공하였으나, 향후 성능향상을 위한 별도의 로터설계가 필요한 것으로 보인다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권10호
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• pp.859-867
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• 2007

본 논문의 목적은 다중로터의 공력특성 해석이 가능한 수치해석 기법을 개발하고 검증하는 것이다. 이를 위해 기 개발된 시간 전진 자유후류 모델이 고려된 비정상 용출 및 중첩 패널 코드에 table look-up 방식을 추가하여 로터 동력의 예측이 가능하도록 하였다. 또한, look-up table을 다양한 레이놀즈수 영역에서 적용하기 위해서 레이놀즈수 보정법을 사용하였다. 계산 결과는 동축 반전로터와 탠덤로터의 실험 결과를 이용하여 검증하였다. 동축 반전로터 검증에서 본 연구에서와 같이 블레이드의 두께효과가 고려되어 해석될 경우 실험치와 더 가까운 결과를 얻음을 확인하였다. 탠덤형 로터 검증 시 특정한 간격에서 와류 상호작용에 의한 와류 불안정성이 존재하였다. 이 경우 후류의 불안정성은 단일로터의 후류를 각 로터의 초기 후류형상으로 이용하는 방법을 통해 제거할 수 있었다. 검증된 코드를 이용하여 로터 간격에 따른 공력성능의 차이를 운동량 이론과 비교하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권10호
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• pp.975-983
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• 2009

본 논문은 동축반전 로터 블레이드의 성능 특성 파악을 위한 선행연구로서, 단일 로터 블레이드에 대한 공력 데이터 획득 및 성능 특성을 확인하기 위한 연구에 중점을 두었다. 이를 위해 제자리 비행 상태에서 추력과 토크의 측정이 가능한 소형 로터 블레이드용 회전 시험장치를 구성하고 제작하였다. 로터 회전 시험장치는 회전장치부, 센서부, 그리고 데이터 획득 시스템으로 구성되었으며, 고정된 회전속도에서 콜렉티브 피치각을 변화시키면서 추력과 토크를 측정할 수 있도록 하였다. 이를 통하여 저 레이놀즈 수 ($Re{\approx}3{\times}10^5$) 영역에서 운용되는 단일 로터의 제자리 비행 성능 시험을 수행하였고 소형 로터 블레이드의 제자리 비행 성능을 획득하여 로터 회전 시험장치의 성능을 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권5호
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• pp.364-370
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• 2019

본 연구에서는 능동적인 블레이드 제어기법인 개별 블레이드 제어(Individual Blade Control, IBC) 기법을 적용하여 고속비행 시 동축반전 회전익기의 허브 진동하중을 억제하기 위한 최적 제어입력을 탐색하였다. 통합 공탄성 해석 프로그램인 CAMRAD II를 이용하여 동축반전 회전익기인 XH-59A를 모델링하고 다양한 IBC 입력 조건에 대하여 파라미터 연구를 수행하였다. 파라미터 조절 연구를 통하여 허브 진동억제 성능을 구한 결과, 3/rev 가진 주파수의 $0.5^{\circ}$ 진폭에 $300^{\circ}$ 위상각을 갖는 IBC 제어 입력을 적용할 경우 기준 대비 진동 수준이 최대 50% 감소하는 것을 확인하였다. 진동 억제 성능은 후류 간섭에서 보다 자유로운 상부로터에서 6% 가량 하부로터보다 크게 나타났다. 로터의 전진면에서만 IBC 입력를 가진하는 경우에는 조화 가진 입력과 동일한 입력을 가할 경우 진동 수준이 최대 17% 정도 추가적으로 감소하는 것을 확인하였다. 이러한 진동 감소는 전진면만을 대상으로 적은 에너지 투입 비용으로 달성한 특징이 있다.

• 한국가시화정보학회지
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• 제8권2호
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• pp.23-30
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• 2010

Regarding the aircrafts with a rotor blade system, the miniaturization of them is limited due to the rotor blade length and the tail rotor system. To miniaturize an aircraft, an equipment is required that increases thrust and also shortens the length of the rotor blade. The present study will conduct the flow analysis for miniaturizing the aircraft by applying a duct to the coaxial rotor blade system without tail rotor. First, the verification on the calculated results was conducted through the computational flow analysis on the coaxial rotor blade system without a duct. Then, the flow analysis for the coaxial rotor blade systems was performed including Ka-60 duct, Single duct, Twin duct, and Double duct, respectively. From the numerical results, the thrust coefficient appeared higher with the duct than without a duct for the coaxial rotor blade system. Especially, in the case of Double duct, the thrust was improved due to the increase of incoming flow and the extension of the wake area. These results will be used as the basic concepts for miniaturizing the aircraft with the rotor blade system. The flow analysis on the coaxial rotor blade system including the fuselage remains as a future work.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제23권4호
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• pp.311-318
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• 2020

This study investigates the performance and blade airloads for a rigid coaxial rotor of high-speed compound unmanned rotorcrafts. The present compound unmanned rotorcraft uses not only a rigid coaxial rotor, but also wings and propellers for high-speed flights. For the rigid coaxial rotor in this work, CAMRAD II, a rotorcraft comprehensive analysis code, is used to study the performance at a flight speed of up to 250 knots and blade section lift forces at 230 knots. As the flight speed increases, the rotor power decreases; however, the power of propellers increases to overcome the drag force of a rotorcraft in high-speed flight. The effective lift-to-drag ratio of a rotor has the maximum value of about 11.6 which is much higher than the value of the conventional helicopter. The blade section lift forces of the upper and lower rotors at 230 knots show the similar variation trends for one rotor revolution, and the impulses because of the aerodynamic interaction between both rotors are observed.