• 한국항공우주학회지
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• 제46권7호
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• pp.542-550
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• 2018

본 논문에서는 헬리콥터의 전진비행시 발생하는 허브 진동 하중 저감을 위해 설계된 능동 뒷전 플랩이 장착된 SNUF 블레이드의 무베어링 주 로터 적용 설계에 대해 살펴보았다. 이를 위해 EDISON의 박벽 복합재료 회전보 진동해석 프로그램(CORBA77_MEMB)을 이용하여 유연보의 단면 설계가 이루어졌다. 다물체 동역학 해석 프로그램 DYMORE를 이용하여 단면 설계에 따른 블레이드 동특성 및 능동 뒷전 플랩을 이용한 하중 제어의 특성을 예측하였다.

• Composites Research
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• 제27권6호
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• pp.207-212
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• 2014

The shape optimization of composite flexbeam sections of a bearingless helicopter rotor is studied using a finite element (FE) sectional analysis integrated with an efficient evolutionary optimization algorithm called particle swarm assisted genetic algorithm (PSGA). The sectional optimization framework is developed by automating the processes for geometry and mesh generation, and the sectional analysis to compute the elastic and inertial properties. Several section shapes are explored, modeled using quadratic B-splines with control points as design variables, through a multiobjective design optimization aiming minimum torsional stiffness, lag bending stiffness, and sectional mass while maximizing the critical strength ratio. The constraints are imposed on the mass, stiffnesses, and critical strength ratio corresponding to multiple design load cases. The optimal results reveal a simpler and better feasible section with double-H shape compared to the triple-H shape of the baseline where reductions of 9.46%, 67.44% and 30% each are reported in torsional stiffness, lag bending stiffness, and sectional mass, respectively, with critical strength ratio greater than 1.5.

• 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.

• 항공우주기술
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• 제13권1호
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• pp.10-19
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• 2014

기존의 헬리콥터 로터 시스템에서 기계적 힌지/베어링 부품을 복합재 빔 구성품으로 대체하여 중량과 부품수를 줄인 무베어링 허브 시스템을 설계하였으며, 그 중 중요 구성품인 유연보와 토크튜브에 대한 피로 안전수명 해석을 수행하였다. VABS를 이용한 2차원 단면 해석 수행을 통해 인장, 굽힘 및 뒤틀림 강성을 도출하였으며 2차원 탄성 보 모델에 대한 단면 구조해석 방법을 적용하여 각 단면에 발생하는 변형율을 계산하였다. 각 복합재 소재에 대한 S-N 곡선을 Wohler equation을 적용하여 생성하였으며, 정적구조해석을 통해 피로파손에 취약할 것으로 판단되는 영역에 대한 피로해석을 수행하였다. 헬리콥터 운영시로부터 구성품에 발생하는 하중은 CAMRAD II를 통해 계산하였으며, 하중해석 결과를 HELIX/FELIX 표준 하중 스펙트럼에 적용하여 무베어링 로터 허브 시스템의 하중 스펙트럼을 생성한 후, 이를 통해 최종적으로 피로 안전수명을 산출하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2013년도 추계학술대회 논문집
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• pp.103-108
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• 2013

This paper describes basic properties tests and non-rotating dynamic test for rotor blade, flexbeam, and torque tube of which bearingless rotor in helicopter consists. A basic properties test are bending and twist test to find the flap stiffness, lag stiffness, and twist stiffness of specimens. The purpose of dynamic test is to find natural frequencies and modes in non-rotating state. The test results are used to update the analysis model. The updated analysis results using rotorcraft comprehensive code match the tests quite well. The updated model input based on the tests will be utilized to analysis the conditions of rotating whirl tower test before the whirl test and will be compared with the whirl tower test results.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제25권12호
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• pp.881-887
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• 2015

The stiffness and natural frequencies for blades, flexbeam, and torque tube of bearingless rotor system are measured to determine the material input properties such as mass distributions and stiffness distribution for the rotor dynamics and load analysis. The flap stiffness, lag stiffness, and torsional stiffness are calculated by measuring section strain or twist angle, gages position, and applied loads through bending and twist tests. The modal tests are undertaken to find out the natural frequencies for flap, lag, torsion modes in non-rotating conditions. The stiffness values and mass properties are tuned and updated to match prediction frequencies to the measured frequencies. The rotorcraft comprehensive code(CAMRAD II) is used to analyze the natural frequencies of the specimens. The analysis results with the updated material properties agree well with the measured frequencies. The updated properties will be used to analyze the rotor stability, dynamic characteristics and loads for the rotor rotation test in a whirl tower.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.352-357
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• 2012

The ground resonance instability of a helicopter with bearingless main rotor hub were investigated. The ground resonance instability is caused by an interaction between the blade lag motion and hub inplane motion. This instability occurs when the helicopter is on the ground and is important for soft-inplane rotors where the rotating lag mode frequency is less than the rotor rotational speed. For the analysis, the bearingless rotor was composed of blades, flexbeam, torque tube, damper, shear restrainer, and pitch links. The fuselage was modeled as a mass-damper-spring system having natural frequencies in roll and pitch motions. The rotor-fuselage coupling equations are derived in non-rotating frame to consider the rotor and fuselage equations in the same frame. The ground resonance instabilities for three cases where are without lead-lag damper and fuselage damping, with lead-lag damper and without fuselage damping, and finally with lead-lag damper and fuselage damping. There is no ground resonance instability in the only rotor-fuselage configuration with lead-lag damper and fuselage damping.

• 항공우주산업기술동향
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• 제8권1호
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• pp.118-130
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• 2010

본 논문에서는 헬리콥터 로터 허브 시스템 중 최신의 기술이 적용된 무베어링 허브 시스템에 대하여 적용된 기술에 대한 동향을 기술하였다. 먼저 헬리콥터 로터 허브시스템의 형태별 장단점을 분석하였으며, 무베어링 로터 허브 시스템이 타 허브 시스템에 비하여 갖는 고유의 특징에 대하여 기술하였다. 다음으로 무베어링 로터 허브 시스템의 주요 구성품에 대한 기능 및 역할, 특성에 대하여 기술하였다. 나아가 무베어링 로터 허브를 적용하고 있는 기 개발된 헬리콥터들의 사례에 대하여 기술하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권6호
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• pp.503-508
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• 2007

본 연구에서는 대변형 보이론을 이용하여 무베어링 로터 시스템의 공력탄성학적 안정성 해석을 수행하였다. 무베어링 로터 시스템의 유연보, 토오크 튜브, 그리고 메인 블레이드를 각각 탄성 운동을 하는 보로 가정하고, 1차원 보 요소로 모델링을 하였다. 외력으로는 2차원 준-정상 공기력 모델을 적용하였으며, 보의 유한 요소 지배방정식은 헤밀턴 원리(Hamilton's Principle)를 이용하여 얻었다. 공력탄성학적 안정성 해석을 수행하기 위하여 정지 비행시는 모달 접근법을, 전진 비행시는 주기적인 특성을 갖는 비선형 정적 트림해를 얻기 위해 동체 평형을 고려한 연계 평형 해석을 통한 완전 유한요소 방정식을 이용하였다. 본 연구에서 구한 결과를 기존의 적정변형 보이론에 모달 접근법을 이용한 무베어링 로터 시스템의 결과와 비교하였다.