• 항공우주시스템공학회지
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• 제12권2호
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• pp.30-36
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• 2018

본 연구에서는 무인복합형 회전익기 연구의 일환으로 축소형 Tip Jet 로터 시험장치를 개발하였으며, 이를 이용하여 Tip Jet 로터에 대한 성능 및 동특성 연구를 수행하였다. 축소로터는 시험장 여건 및 공압조건 등을 고려하여 2m급이 되도록 하였으며, 압축공기를 이용하여 구동된다. 축소로터의 회전속도는 압축공기의 압력을 이용하여 조절되며, 별도의 하중측정부를 두어 회전 시 발생하는 추력과 각 방향의 하중 데이터를 획득하게 된다. 동특성 시험을 위해 별도의 유압 가진기가 장착되어 있으며, 로터 가진 시 발생하는 블레이드의 flap, lag 및 torsion 방향에 대한 동적 응답을 확인하기 위해, 각 블레이드의 익근부에는 full-bridge strain gage를 부착하였다. 성능 및 동특성 시험은 로터 회전수 및 블레이드 피치각을 변경해가며 실시되었다. 아울러 시험 결과의 유효성을 확인하기 위해 CAMRAD II 해석 결과와 비교하였다.

• 항공우주기술
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• 제7권1호
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• pp.15-23
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• 2008

본 논문은 항우연에서 운용 중에 있는 축소 로터 시험장치(General Small-scaled Rotor Test System, GSRTS)에 대한 구조 안전성 확보를 위한 구조해석 수행 결과를 제시하고 있다. 프루드(froude) 축소 및 마하(mach) 축소 시험을 수행하고, 관절형 및 무힌지 로터 등 다양한 로터 시스템 적용을 위해서는 시험장치의 안전성 확보와 운용상의 능력 범위를 확인하기 위해 로터 운용 조건에서 나오는 기준하중을 이용하여 구조 안전계수를 산출하였다. 특히, 구동계통(drive system)은 베어링 및 기어, 축 등으로 구성되어 있어 운용상의 안전성 확보가 우선적으로 요구되는 필수 항목이다. 구조해석은 구동계통의 기본 부품의 형상 및 재료 물성치를 이용하여 해석적 방법으로 구하였다. 본 로터 시험장치는 설계된 안전계수 안에서 운용을 해야 하며, 향후 KUH 축소 품동모델 시험을 적용할 때도 하중계산을 통해서 시험시 운용조건의 범위를 정해야한다.

• 항공우주기술
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• 제11권1호
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• pp.185-191
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• 2012

본 논문에서는 축소 로터의 성능시험과 축소 헬기 Flight Test Bed 개발이 가능한 헬리콥터 섀시다이나모미터(HCDS)를 개발하여 지상시험을 수행하였다. 축소 헬기는 엔진 출력에 따른 컬렉티브 피치각의 상호 관계로부터 로터의 일정 회전속도에 대한 추력과 동력의 변화를 확인하고, 그 결과로 OGE에서의 정지비행효율(F.M.)이 0.76으로 비행시험 가능성을 점검하였다. 본 헬리콥터 섀시다이나모미터(HCDS) 시험 결과는 축소 헬기 개발과 로터 블레이드의 성능 평가에 활용할 것이다.

• 항공우주기술
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• 제8권1호
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• pp.1-9
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• 2009

스마트무인기는 수직이착륙과 고속비행이 동시에 가능하도록 헬리콥터와 고정익 항공기 의 장점을 결합한 틸트로터 항공기이다. 현재 지상통합시험을 수행중이며, 4자유도 지상치구시험과 안전줄 호버시험을 거쳐 비행시험을 수행할 예정이다. 스마트무인기에 적용된 제어법칙을 검증하기 위해서 40%축소기를 개발하여 비행시험을 수행하였다. 비행시험결과 예측하기 어려웠던 틸트로터 항공기의 고유한 기술적인 문제점들이 발생하였으며, 이러한 문제점을 해결하여 전자동 비행시험을 완료하였다. 본 논문에서는 국내 최초로 수행된 축소형 틸트로터 항공기의 비행시험 과정 중에 발생한 주요한 문제점을 서술하고, 그 해결과정을 상세하게 기술하였다. 축소형 틸트로터 항공기의 전자동 비행시험 수행을 통해 경험한 시행착오와 개선사항은 향후 계획된 스마트 무인기의 실물기 비행시험을 성공할 수 있는 훌륭한 초석이 될 것이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권2호
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• pp.159-166
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• 2018

본 연구에서는 소형민수헬기(Light Civil Helicopter, LCH)의 풍동시험에 필요한 축소 로터 블레이드에 대해 내부 구조설계와 동특성 및 하중해석을 수행하였다. 축소로터 풍동시험은 로터 시스템의 공력성능과 소음 특성을 평가하기 위해 수행되므로, 실제 크기의 로터시스템과 동일한 공력 특성을 모사할 수 있도록 축소 블레이드 설계 시 마하 스케일(Mach-scale) 기법을 적용하였다. 마하 스케일 블레이드는 실물 블레이드의 끝단속도(blade tip speed)와 동일한 값을 유지할 수 있도록 로터의 회전속도를 증가시켜야 하며, 블레이드 중량, 단면강성 및 고유진동수 등은 특정한 축소계수(${\lambda}$, scaling factor)를 통해 조정된다. 블레이드 내부의 주요 구성품인 스킨, 스파, 토션박스 등을 설계하기 위해 탄소섬유와 유리섬유 계열의 복합소재를 적용하였으며, 국내에서 수급이 가능한 프리프레그(prepreg) 형태의 복합소재를 적용하였다. 내부구조 설계가 완료된 블레이드에 대해 단면강성을 평가하기 위해 KSec2D 프로그램을 사용하였으며, 회전익 항공기의 통합해석 프로그램인 CAMRADII를 이용하여 축소 블레이드의 하중 분포와 동역학적 특성을 검토하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권12호
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• pp.1599-1606
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• 2011

축소화된 사각형 및 패들형 블레이드, 금속재 및 복합재 허브와 같은 물리적인 축소형 형상의 변화에 따른 실물크기 무힌지 로터의 하중특성에 대하여 연구하였다. 이를 위하여 축소형 로터 모델을 활용한 정적시험, 지상 및 풍동시험을 수행하였다. 정적시험은 구조강성 및 관성특성, 고유진동수 및 감쇄율을 확인하기 위해 수행하였으며, 지상 및 풍동시험은 정지 및 전진 비행조건에서 안정성 및 공력특성을 확인하기 위해 수행하였다. 시험결과에 따르면, 동일한 조건에서 축소형 복합재 허브와 패들형 블레이드를 결합한 경우가 수직하중이 더 높았다. 축소형 복합재 허브와 패들형 블레이드가 결합된 형태가 금속재 허브의 결합된 형태보다 패들형 블레이드의 운동을 더 유연하게 구속하고 있음을 확인할 수 있었다.

• 항공우주기술
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• 제3권2호
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• pp.217-228
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• 2004

본 논문은 복합재 패들형 블레이드를 장착한 축소 힌지없는 로터 시스템의 정지 및 전진 비행조건에 대한 회전시험 기술과 결과에 대한 것이다. 축소 로터 시스템은 실물크기 로터 시스템의 구조 자료를 이용하여 프루드 축소화하였고, 허브 flexure는 동일한 로터의 동력학적 특성을 기준으로 금속재와 복합재 2가지를 제작하였다. 2종류의 힌지없는 허브시스템을 KARI의 GSRTS에 장착후 회전 시험을 실시하여 로터 시스템의 리드래그 감쇠비와 공력 하중을 측정하였다. 리드래그 모드의 감쇠비를 산출하기 위해 MBA(Moving Block Analysis)기법을 사용하였고, 허브와 주축 사이에 6분력 발란스를 장착하고, 블레이드에 스트레인게이지를 부착하여 공력하중을 측정하였다. 시험은 제자리 및 전진비행 조건에 따라 지상 및 풍동에서 각각 수행하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권4호
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• pp.261-267
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• 2013

본 논문에서는 헬리콥터 전진비행 조건에서 플래핑모션에 대하여 축소 로터 실험을 통하여 실험결과와 이론적인 예측결과를 비교하였다. 축소로터 성능 실험은 충남대학교 아음속 풍동에서 수행하였으며 1.8 x 1.8m의 개방형 시험부를 사용하였다. 전진비행조건에서의 실험 결과에 의하면 축소로터의 전진비행조건에서의 추력 결과를 고정한 조건에서 동력계수는 차이가 있는 것을 확인 할 수 있었다. 또한, 공력 성능 측정 결과와 이론적인 예측결과의 비교를 통하여 헬리콥터의 플랩핑 각도의 범위에 대하여 비교하여 보았다. Coning 각도, 횡방향과 종방향에 대한 플래핑 각도에 대해서는 실험결과와 예측결과의 유사함을 확인하였다.

• 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.

• Composites Research
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• 제29권1호
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• pp.16-23
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• 2016

본 논문에서는 블레이드 해석 라이브러리를 통해 단면해석 및 응력복원 해석 결과를 VABS와 3차원 유한요소해석모델의 결과와 비교하였다. 그리고 유한요소모델과 차원축소 모델을 가상균열 닫힘법을 이용하여 에너지 해방률을 계산하였다. 블레이드 해석 라이브러리의 구성, 입력 및 출력 형태, 차원 축소와 복원 과정을 살펴보고 이를 이용한 활용 분야를 기술하였다. 블레이드 해석 라이브러리는 박 벽 단면의 강성 행렬 비교, 3차원 유한요소 모델과 차원 축소 모델의 응력비교 그리고 에너지 해방률 계산 수치 비교연구를 통하여 검증하였다. 차원 축소와 복원해석을 통하여 블레이드 해석 라이브러리는 복합재료 블레이드의 전후처리 프로그램와 연계되어 고고도 무인기, 로터 블레이드, 풍력 블레이드 및 틸트로터 블레이드의 모델링에 활용될 수 있을 것이다.