• 한국유체기계학회 논문집
• /
• 제3권2호
• /
• pp.15-23
• /
• 2000

The present work describes the prediction method for the unsteady flow field and the acoustic pressure field of a ducted axial fan. The prediction method is comprised of time-marching free-wake method, acoustic analogy, and the Kirchhoff-Helmholtz BEM. The predicted sound signal of a rotor is similar to the experiment one. We assume that the rotor rotates with a constant angular velocity and the flow field around the rotor is incompressible and inviscid. Then, a time-marching free-wake method is used to model the fan and to calculate the flow field. The force of each element on the blade is calculated by the unsteady Bernoulli equation. Lowson's method is used to predict the acoustic source. The newly developed Helmholtz-Kirchhoff BEM lot thin body is used to calculate tile sound field of the ducted fan. The ducted fan with 6 blades is analysed and the sound field around the duct is calculated.

• 항공우주시스템공학회지
• /
• 제11권6호
• /
• pp.84-91
• /
• 2017

덕트 팬의 정지 비행시 동특성에 관한 연구를 수행하였다. 팬에 적용되는 블레이드에 대해서 단면 모델링을 수행하였으며, 로터 시스템의 구성요소들을 고려하여 해석 모델을 구축하였다. 로터의 회전수 및 피치각 조건에 따른 동특성 해석을 수행하였으며, 해석 결과 제안된 덕트 팬 시스템은 설계 운용범위 내에서 진동 증가와 같은 공탄성학적 불안정성이 적음을 확인하였다. 해석 절차의 검증을 위해 실제덕트 팬 회전 시험장치를 구성하였다. 기능 시험을 수행하여 덕트 팬 시험장치의 구성품간 거동 및 간섭 여부를 확인하였다. 동특성 시험을 위해 유압가진기를 사용하여 콜렉티브 가진을 하였으며, 비회전/회전시 블레이드의 고유진동수를 측정하였다. 시험 결과와 해석 결과의 비교를 통해 시험 장치와 해석 모델간의 상관관계가 잘 정립되어 있음을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제49권5호
• /
• pp.399-405
• /
• 2021

본 연구에서는 본 연구진에서 설계한 덕티드 팬의 제자리 비행 성능을 확인하기 위해 40% 축소모델을 이용하여 지상 회전 시험 및 전산 유체 해석을 수행하였다. 본 축소 시험 모델의 블레이드 개수는 6개이며, 팬의 회전속도는 4,000RPM이다. 팬 블레이드의 콜렉티브 피치 각도는 20도에서 36도까지에서 시험을 진행하였다. 지상 시험은 정지 상태에서 1,000RPM씩 증가시키며 4,000RPM까지 성능 데이터를 계측하였다. 전산 유체 해석은 지상 시험과 동일한 조건에서 4,000RPM 시험 조건에 대해 수행하였다. 제자리 비행 성능은 추력, 파워, 덕트 추력 비, FM(Figure of Merit)으로 확인하였다. 시험과 해석 결과 간 비교를 통해 성능 결과의 신뢰성을 확보하였으며, 목표 성능은 콜렉티브 피치각 31도 이상의 조건에서 달성됨을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제41권7호
• /
• pp.516-523
• /
• 2013

제자리 비행하는 수직이착륙 무인항공기용 엇회전식 덕티드팬의 전 후방동익 팁간극이 덕티드팬에 미치는 영향을 파악하기 위해 전산해석을 수행하였다. $k-{\omega}$ SST 난류 모델을 사용하여 엇회전식 덕티드팬의 전산해석을 수행하였으며, 기준형상에 대해 제자리 및 전진 비행 상태의 공력특성을 풍동시험을 통해 계측하여 전산해석 기법을 검증하였다. 엇회전식 덕티드팬에서 특정 동익의 팁간극이 증가하면 그 동익과 덕트의 추력계수는 감소하고, 다른 동익의 추력계수는 증가하는 경향을 확인하였다. 후방동익의 팁간극이 증가하면 덕티드팬 출구면의 평균 전압을 상승시켜 덕티드팬의 추력을 증가시켰다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제21권6호
• /
• pp.83-90
• /
• 2017

복합형 로터항공기의 터보샤프트 엔진에 대한 성능해석을 수행하였다. 복합형 로터항공기의 개념으로 팁제트 방식과 덕티드팬 방식의 형태를 이용하였다. 터보샤프트엔진에 대한 성능해석은 Gasturb 12 소프트웨어를 이용하여 수행하였다. 팁제트 방식의 항공기는 주어진 임무조건에서 최대출력 약 1,600 hp 대가 요구되며, 덕티드팬은 설계점에서 약 1,000 hp 대의 출력이 요구된다. 이것은 팁제트의 경우 제자리비행 시 부가적인 보조압축기 구동이 필요하며, 동력장치에 높은 출력을 요구하고 있기 때문인 것으로 파악된다. 또한 연료소모량의 경우 팁제트 방식이 덕티드팬에 비해 약 2.8배정도 소모되어 연료 효율 측면에서 덕티드팬 방식의 항공기가 보다 우수한 특성이 있음을 알 수 있다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
• /
• 제13권1호
• /
• pp.34-42
• /
• 2012

This paper discusses the mathematical modeling of a small scale ducted-fan UAV and examines its results in comparison to the wind tunnel test. A wind tunnel test is first performed, producing a substantial amount of test data. The acquired set of wind tunnel test data is then categorized and approximated as mathematical functions. Finally, the mathematically modeled forces and moments acting on the UAV are compared with the acquired wind tunnel data. The analysis involves a gradient-based algorithm and is applied to extract trim states with respect to various flight conditions. Consequently, a numerical analysis demonstrates that there exists a reasonable flight status with respect to airspeed.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 2000년도 추계학술대회논문집
• /
• pp.100-105
• /
• 2000

The present work describes the prediction method for the unsteady flow field and the acoustic pressure field of a ducted axial fan. The prediction method is comprised of time-marching free-wake method, acoustic analogy. and the Helmholtz-Kirchhoff BEM. The predicted sound signal of a rotor is similar to the experiment one. We assume that the rotor rotates with a constant angular velocity and the flow field around the rotor is incompressible and inviscid. Then, a time-marching free-wake method is used to model the fan and to calculate the flow field. The force of each element on the blade is calculated by the unsteady Bernoulli equation. Lawson's method is used to predict the acoustic source. The newly developed Helmholtz-Kirchhoff BEM for thin body is used to calculate the sound field of the ducted fan. The ducted fan with 6 blades is analysed and the sound field around the duct is calculated.

• 항공우주시스템공학회지
• /
• 제17권1호
• /
• pp.10-15
• /
• 2023

덕티드팬의 동력절환장치인 클러치의 마찰판 사양을 최적설계하고 그 결과를 분석하였다. 클러치는 기계적 잠금장치의 적용 여부에 따라 2가지 방식으로 구분하고 각자의 설계 조건 하에 최적화 되었다. 클러치를 최적 설계하기 위한 인자로 전달토크 용량, 마찰재 면압, 마찰면의 온도 및 드래그 토크 등을 계산하였고, 클러치 분리판의 부피와 드래그 토크의 최소화를 최적설계의 목적함수로 활용하였다. 기계적 잠금장치가 포함되지 않은 Type 1의 경우 덕티드팬의 피치각에 상관없이 클러치의 작동이 가능하지만, 기계적 잠금장치가 포함된 Type 2에 비해 마찰면의 외경이 약 2배정도 증가하였고, 부피는 약 5~7배, 드래그 토크는 약 7~12배 정도 증가하였다.

• 한국항공운항학회지
• /
• 제29권3호
• /
• pp.52-65
• /
• 2021

A large amount of time and cost is consumed due to congestions caused by an increasing number of cars which results in a lot of emissions. To overcome these problems, a new electric vertical takeoff and landing (eVTOL) aircraft is being considered. Since vertical take off and landing without a separate runway is realized and electricity is used as a power source, it could solve the saturated ground traffic congestions without emissions. In this paper, the initial sizing was performed based on the Nexus 6HX of Belltextron which is a tilt-ducted fan type. In this study, the electric propulsion system that only uses battery was implemented instead of current Nexus 6HX hybrid electric propulsion. Aerodynamic analyses were performed using OpenVSP and XFLR5. Power-to-weight ratio, wing loading, estimated weight were calculated with these analyses.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 2002년도 춘계학술대회논문집
• /
• pp.1010-1015
• /
• 2002

Over the last few decades, noise has played a major role in the development of aircraft engines. The dominant noise is generated by the wake interactions of fan and downstream stator. Engine inlet and exhaust ducts are being fitted with liner materials that aid in damping fan related noise. In this paper, the radiation of duct internal noise from duct open ends with liners is studies via numerical methods. The linearized Euler's equations in generalized curvilinear coordinates are solved by the DRP scheme. The far field sound pressure levels are computed by the Kirchhoff integration method. Through comparison of sound directivity from bell-mouth duct with and without liners, it is shown that radiation from engine inlet is affected by liner effects or a soft wall boundary condition.