• 항공우주기술
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• 제2권2호
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• pp.33-44
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• 2003

본 논문은 힌지없는 로터 시스템의 설계 핵심기술인 복합재료 플렉셔 설계 및 패틀형 복합재료 블레이드 설계/해석 기법을 소개하였다. 기존 금속재 혹은 엔지니어링 플라스틱 플렉셔 부품을 복합재료를 사용하여 설계한 후 NASTRAN과 FLIGHTLAB을 이용하여 구조 해석 및 동역학 특성 해석을 수행하였다. 패들형 블레이드를 복합재료 힌지없는 플렉셔 장착 허브에 연결한 힌지없는 로터 시스템에 대한 동적 특성을 살펴보았다. 또한 패들형 블레이드를 기존 실물크기 블레이드 구조 자료를 이용하여 프루드 축소화하였으며 축소값을 이용하여 블레이드를 설계하였다. 이 과정을 통해 형상이 복잡한 패들형 복합재료 블레이드에 대한 형상 설계 및 단면구조 설계 기법을 익혔다. 본 논문은 현재 수행중인 “차세대 헬리콥터 로우터 시스템 개발” 사업 등에 직접 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권9호
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• pp.3135-3140
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• 2010

본 논문은 에서는 5 kWh 복합재 플라이휠 로터를 설계/제작 하고, 회전 시 복합재 로터에 발생되는 변형률 분포와 로터의 파손 속도를 측정하기 위해 회전 시험을 수행하였다. 회전 시험 시 블루투스 방식의 무선 통신시스템을 이용하여 복합재 로터의 반경방향과 원주방향의 변형률을 실시간으로 측정하였다. 측정된 로터 변형률과 미리 예측된 로터 변형률을 비교하여 초기 로터 설계를 검증하였다. 복합재 로터는 파손속도인 22,000 rpm보다 11 %낮은 19,499 rpm에서 파손 되었다. 파손은 축과 복합재 로터를 연결하는 허브에서 발생하였다. 본 논문은 일반적인 관점에서 로터의 성능을 검증하였고, 고속 회전하는 복합재 로터의 예상치 않은 파손 위험을 입증하였다. 플라이휠 에너지 저장 시스템 설계 시 복합재 로터 뿐 아니라 허브 설계에도 특별한 주의가 요구된다. 플라이휠 에너지 저장 시스템을 실시간으로 관찰하기 위해서, 특히 높은 원심력을 받는 동안에도 작동 될 수 있는 무선 통신 시스템 개발이 앞으로 선행 되어야 한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권2호
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• pp.98-105
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• 2005

본 논문은 복합재 패들형 블레이드를 장착한 무힌지 허브 시스템의 정지 및 전진 비행시 공력탄성학적 안정성 시험에 대한 것이다. 블레이드와 허브 flexure의 리드래그 감쇠비를 측정하기 위해 무힌지 허브시스템을 한국항공우주연구원의 GSRTS(General Small-scaled Rotor Test System)에 장착하여 가진 시험을 실시하였다. 리드래그 모드의 감쇠비를 산출하기 위해 MBA(Moving Block Analysis)기법을 사용하였다. 먼저 금속재 flexrue를 장착하여 시험을 수행한 후, 로터시스템의 동력학적 특성이 같도록 설계된 복합재 flexure를 장착하여 시험하였다. 시험은 정지 및 전진비행 조건에 따라 지상 및 풍동에서 수행하였다. 비회전 시험을 통해 복합재 flexure의 감쇠특성이 금속재보다 향상됨을 확인하였으며, 모든 시험 조건에 대해 복합재 flexure가 금속재보다 무힌지 허브시스템에 대한 공력탄성학적 안정성이 향상됨을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권6호
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• pp.496-502
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• 2007

본 논문에서는 비선형적 다물체 시스템의 유한요소 해석프로그램인 DYMORE의 새로운 버전을 이용하여 압전 재료(piezoelectric)를 삽입한 능동 비틀림 로터(Active Twist Rotor)의 개별 블레이드 제어(Individual Blade Control)에 의한 로터 블레이드의 진동 감소 효과를 해석하고 이를 풍동실험 및 이전 버전의 DYMORE 결과와 비교하였다. 본 연구에서는 로터 허브와 네 개의 블레이드만으로 구성된 단순한 로터시스템과 스워시 판, 피치링크 등을 모두 포함하는 개선된 로터시스템에 대한 해석이 각각 수행되었다. 사용된 실험 결과 자료들은 NASA Langley의 Transonic Dynamics Tunnel(TDT)에서 수행되었던 결과들을 사용하였다. 그 결과 새로운 버전의 DYMORE를 이용한 경우 실험값과는 여전히 차이가 있지만 이전 버전의 DYMORE를 통해 얻어진 수치해석 결과에 비해서 오차가 개선되는 것을 확인할 수 있었다. 또한 개별 블레이드 제어 방식의 로터 시스템의 모델링을 수행하고 전진 비행 시의 진동 하중 감소 효과를 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권12호
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• pp.841-847
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• 2019

본 연구에서는 요 오차가 있는 상태에서의 수평축 풍력터빈 로터에 작용하는 시간에 따른 6분력 하중변동을 로터 허브에 중심을 둔 회전 및 비회전 좌표계에 대해서 수치해석 하였다. 수치해석을 위한 모형은 설계 사양이 상세히 공개된 20 kW급의 NREL Phase VI 로터로 선택하였으며, 설계 풍속 구간에 대해 요 및 전도 모멘트를 중점적으로 분석하였다. 해석을 위한 방법은 비정상 블레이드 요소이론을 적용하였으며, 그 방법을 이용하여 개발된 프로그램의 6분력 하중에 대한 수치해석 결과는 NREL의 FAST 프로그램의 해석 결과와 비교하여 검증을 완료하였다. 하중 해석 결과를 토대로 요 작동 상태인 수평축 풍력터빈 시스템의 요 및 전도 모멘트는 요 부속 장치의 사양 결정 및 지지부위의 기초 설계를 위해 중요한 기본 정보로 활용될 것으로 기대된다.

• 기계저널
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• 제54권7호
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• pp.34-39
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• 2014

소형 풍력발전시스템(Small wind energy conversion systems)은 대형 풍력발전시스템과 더불어 급격한 성장세를 유지하고 있다. 풍력발전시스템은 다양한 기계적 하부시스템(로터, 허브 및 기어박스 등) 및 전기적 하부시스템(컨버터/인버터, 제어기 등)으로 구성되어 있다. 이와 같이 다양한 하부 시스템의 일부분이 파손될 경우, 이는 전체 시스템의 파손 또는 정지를 야기할 수 있고 막대한 경제적 손실을 발생시킬 수 있다. 이 글에서는 대형 풍력발전시스템과 더불어 급격한 성장세를 유지하고 있으며 인간의 생활 공간에 근접하게 설치되는 소형 풍력발전시스템의 기계적 신뢰성 평가 동향에 대하여 소개하고자 한다.

• 한국항공운항학회지
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• 제20권4호
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• pp.50-56
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• 2012

Rotor system is a very important part which produce lift, thrust and control force in helicopter. Component of rotor system must have structural integrity for applied load. The estimation of structural integrity is regarded greatly as important in aerospace field. In this study, the process of structural analysis performed for bearingless main rotor system of helicopter. The composite flexbeam and torque tube of bearingless main rotor are very thick, so 3D layered soild elements of MSC.PATRAN were used to get the finite element analysis results. To estimate structural integrity, non-linear static analysis considering geometric non-linearity is performed. In addition, detailed finete element analysis and non-linear static analysis are performed to consider the stress concentration for fitting effect and contact surface. The estimation process of structural integrity for bearingless main rotor system of helicopter may help the design.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2011년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.484-489
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• 2011

In this paper, it was described the current technology status of bearingless rotor hub system for helicopter which is one of major rotor hub system. Also, a conceptual study on the new bearingless rotor hub system of helicopter was described. First, the advantages and disadvantages of major helicopter rotor hub system are described in comparison to each other types of rotor hub system. The unique characteristics of bearingless rotor hub system are described compared to other types of rotor hub systems. Next, the main function, role and characteristics of the sub-components of bearingless rotor hub system are described. Recent helicopters which adopt this bearingless rotor hub system are described and introduced. This conceptual study shows that double-H sectional construction and rectangular construction of flexbeam are the most effective candidates of this new bearingless rotor system. This bearingless rotor hub system can be used for 7,000lbs class helicopter. Now, a further trade-off study will show.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2001년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.206-209
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• 2001

본 논문에서는 헬리콥터용 힌지없는 로터 시스템의 축소 복합재료 블레이드의 개발 과정을 소개한다. 블레이드 설계에는 자체 보유의 CORDAS 프로그램을 이용하였으며 블레이드 동역학 해석에는 헬리콥터용 해석 프로그램인 Flightlab 상용 프로그램을 이용하였다. 힌지없는 허브에 설계된 복합재료 로터 블레이드를 연결하여 동적 특성을 분석하였으며 그 결과를 이용하여 설계 변경하는 과정을 수행함으로써 최적의 설계값을 구하는 과정을 기술하였다. 효과적인 성형 공법을 정립하여 설계된 축소 복합재료 블레이드를 제작하였다. 본 연구를 통해 복합재료 블레이드 개발 과정에 대한 경험을 축적하였으며 축적된 기술을 관련 분야에 적용할 예정이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권7호
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• pp.634-641
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• 2009

본 연구에서는 개별 블레이드의 복합재료 물성의 불확실성에 의해 발생하는 허브 진동하중의 특성에 대해 고찰하였다. 몬테-카를로 시뮬레이션 기법을 적용하여 시험에서 얻은 복합재료의 기계적 특성으로부터 블레이드의 단면 강성계수에 대한 확률적 분포를 구하였다. 단면 강성계수의 평균 및 표준편차 값을 이용하여 통합 공탄성 해석 코드의 입력 파일을 생성하고, 이로부터 허브 작용 하중을 구하였다. 복합재료 블레이드의 불확실성 효과는 필연적으로 로터 시스템의 상이성을 야기함을 보였다. 또한 개별 강성계수의 변화에 대한 허브 진동 응답의 특성을 확인하였다.