• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제13권3호
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• pp.349-360
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• 2012

In this study, the accuracy of CSD (Comprehensive Structural Dynamics) analysis on the evaluation of blade aeroelastic responses and structural loads of HART(Higher harmonic Aeroacoustic Rotor Test) II baseline rotor is assessed using a comprehensive rotorcraft dynamics code, CAMRAD II, and a nonlinear flexible multi-body dynamics analysis code, DYMORE. Considering insufficient measurement data for HART II rotor, prescribed airloads computed by a three-dimensional compressible flow solver KFLOW are used to replace the lifting-line airloads and thereby enhance the prediction capability of the comprehensive analyses. The CSD results on blade elastic deflections using the prescribed airloads indicate more oscillatory behavior than those by lifting-line based approaches, but the wave pattern becomes improved by including artificial damping into the rotor system. It is demonstrated that the structural load predictions are improved significantly by the prescribed airloads approach against the measured data, as compared with an isolated CSD analysis.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제11권2호
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• pp.145-153
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• 2010

In this work, the comprehensive structural dynamics codes including DYMORE and CAMRAD II are used to validate the higher harmonic control aeroacoustic rotor test (HART) II data in descending flight condition. A total of 16 finite elements along with 17 aerodynamic panels are used for the CAMRAD II analysis; whereas, in the DYMORE analysis, 10 finite elements with 31 equally-spaced aerodynamic panels are utilized. To improve the prediction capability of the DYMORE analysis, the finite state dynamic inflow model is upgraded with a free vortex wake model comprised of near shed wake and trailed tip vortices. The predicted results on aerodynamic loads and blade motions are correlated with the HART II measurement data for the baseline, minimum noise and minimum vibration cases. It is found that an improvement of solution, especially for blade vortex interaction airloads, is achieved with the free wake method employed in the DYMORE analysis. Overall, fair to good correlation is achieved for the test cases considered in this study.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권6호
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• pp.440-447
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• 2013

본 연구에서는 능동적인 블레이드 제어기법인 고조파제어(Higher Harmonic Control, HHC) 기법을 적용하여 로터의 허브 진동하중을 억제하기 위한 최적 제어입력을 탐색하였다. 통합 공탄성 해석 프로그램인 CAMRAD II를 이용하여 HART II 로터를 모델링하고 다양한 HHC 입력 조건에 대하여 파라미터 연구를 수행하여 최대의 진동하중을 감소시키기 위한 제어입력을 찾고, HART II 시험에서 정한 최소 진동 조건에서의 허브 진동하중과 비교하였다. 파라미터 연구를 통하여 HART II 시험에서의 최소 진동 조건에서는 진동하중이 증가하는 것을 확인하였다. 허브 진동하중을 감소시키기 위한 최적의 제어입력은 3/rev의 가진주파수에서 찾을 수 있었고 0.8도의 진폭과 350도의 위상각을 갖는 제어입력을 이용하는 경우에 기준조건대비 약 45%의 허브 진동하중 감소효과를 얻었다. HHC 기법을 이용하는 경우의 로터의 파워 감소는 5% 미만으로 나타나고, 성능이 향상되는 경우에는 대부분 진동이 증가하는 경향을 보였다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2011년 춘계학술대회논문집
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• pp.343-349
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• 2011

A loosely coupling method is adopted to combine a computational fluid dynamics (CFD) solver and the comprehensive structural dynamics (CSD) code, CAMRAD II, in a systematic manner to correlate the airloads, vortex trajectories, blade motions, and structural loads of the HART I rotor in descending flight condition. A three-dimensional compressible Navier-Stokes solver, KFLOW, using chimera overlapped grids has been used to simulate unsteady flow phenomena over helicopter rotor blades. The number of grids used in the CFD computation is about 24 million for the isolated rotor and about 37.6 million for the rotor-fuselage configuration while keeping the background grid spacing identical as 10% blade chord length. The prediction of blade airloads is compared with the experimental data. The current method predicts reasonably well the BVI phenomena of blade airloads. The vortices generated from the fuselage have an influence on airloads in the 1st and 4th quadrants of rotor disk. It appeared that presence of the pylon cylinder resulted in complex turbulent flow field behind the hub center.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.904-910
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• 2014

The Helicopter noise analysis code was developed using Farassat's Formular 1A based on Ffowcs-Williams and Hawkings equation and Lowson's Formula which contains single loading noise source concept. HART-II(Higher harmonic control Aeroacoustic Rotor Test), STAR(Smart-Twisting Active Rotor) and Active-tab Rotor were computed and analyzed by using developed noise code. The results of these rotor noise prediction are explained and its applicability would be mentioned in this paper.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권6호
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• pp.516-525
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• 2015

본 연구에서는 정지 비행과 저속 하강 비행하는 회전익기 로터에 대한 소음을 예측하고 실험값과 비교하여 검증하였다. Ffowcs Williams-Hawkings 방정식을 이용한 소음압 예측 프로그램을 개발하였다. 해석 결과의 검증을 위해서 2가지 풍동 시험 결과를 이용하였다. Boeing 360 모델 로터를 이용하여 정지 비행 조건에서의 저차 주파수 대역의 소음압을 검증하였고, HART II 로터를 이용하여 저속 하강 비행 조건의 중간 주파수 대역의 BVI 소음을 검증하였다. 하중 소음을 예측하기 위해서 정지비행 조건에서는 자유후류기법을 통한 공력계수를 이용하였고, 저속 하강 비행 조건에서는 CFD/CSD 연계해석 결과를 이용하였다. 소음해석 결과 저차 주파수 대역의 소음압과 중간 주파수 대역의 BVI 소음압을 비교적 잘 예측하는 것을 확인하였다. BVI 소음압은 FFT 해석을 통하여 소음 방사 지도를 그려 실험결과와 비교하였다. 비교 결과 시험결과와 비교적 유사하게 예측하는 것을 확인하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제17권1호
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• pp.24-32
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• 2023

본 논문에서는 기 개발된 로터 블레이드 해석 모델 중 구조 모델을 보완하여 기존에 수행한 HART II의 연구결과와 비교하였다. 구조 모델은 혼합변분 정식화 기반의 기하학적 정밀 보 모델이며, 블레이드의 기하학적 비선형 거동을 정밀하게 예측할 수 있다. 기존 해석 결과에서는 비틀림 변형과 구조하중 결과에서 실험결과 대비 위상차가 발생하였는데 본 연구에서는 기존 결과 대비 위상차가 현저히 감소한 결과를 도출하였다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제10권2호
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• pp.52-62
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• 2009

A three-dimensional compressible Navier-Stokes solver, KFLOW, using overlapped grids has recently been developed to simulate unsteady flow phenomena over helicopter rotor blades. The blade-vortex interaction is predicted for a descending flight using measured blade deformation data. The effects of computational grid resolution and azimuth angle increments on airloads were examined, and computed airloads and vortex trajectories were compared with HART-II wind tunnel data. The current method predicts the BVI phenomena of blade airloads reasonably well. It is found from the present study that a peculiar distribution of vorticity of tip vortices in an approximate azimuth angle range of 90 to 180 degrees can be explained by physics of the shear-layer interaction as well as the dissipation of numerical schemes.

• 한국전산유체공학회지
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• 제19권3호
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• pp.62-68
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• 2014

The aerodynamic and noise calculations were performed through the CFD-CSD loose coupling methodology. In the loose coupling process, the trimmed rotor airloads were predicted by the in-house CFD code based on unstructured overset meshes, and the trim of the rotorcraft and the aeroelastic deformation of rotor blades were accounted with the CAMRAD II rotorcraft comprehensive code. The set of codes was used to analyze the HART-II baseline test condition. The effect of grid resolution and time step was examined and the loose coupling approach was found to be stable and convergent for the case. Comparison of the resulting sectional airloads, structural deformations, the noise carpets and the wake geometry with experimentally measured data was presented and showed the good agreement.

• Composites Research
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• 제35권1호
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• pp.31-37
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• 2022

본 연구에서는 복합재료 블레이드의 최적 구조설계 프레임워크를 개발하고 이를 헬리콥터 블레이드에 적용하여 구조설계를 수행하였다. 개발된 최적 설계 프레임워크는 유전자 알고리즘과 입자 군집 최적화 알고리즘을 결합한 PSGA를 활용해 구성하였다. 이는 블레이드 단면에 대한 유한요소 모델 생성, 2차원 단면 유한요소 해석, 그리고 1차원 회전 보 해석의 단계를 거쳐 최적화 결과를 도출해낸다. 설계 과정에서 각 단면들은 B-spline으로 구성되며, 유한요소 생성 프로그램인 Gmsh를 활용해 모델링 된다. 이를 활용하여 최적화 과정에서 각 변수마다 대응되는 2차원 유한요소모델을 생성해 블레이드의 구조해석을 수행했다. 본 연구에서 제안한 프레임워크를 HART II 블레이드에 적용하여 최적 구조 설계를 수행했다. 최적 설계 결과 회전익 로터에서 요구하는 구조적 특징을 유지하면서, 공진회피와 질량 등의 조건이 개선된 블레이드 형상을 도출하였다.