• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.47 no.7
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• pp.489-498
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• 2019

The airloads and structural loads of Light Civil Helicopter (LCH) rotor are investigated using a loose CFD/CSD coupling. The structural dynamics model for LCH 5-bladed rotor cwith elastomeric bearing and inter-bladed damper is constructed using CAMRAD-II. Either isolated rotor or rotor-fuselage model is used to identify the effect of the fuselage on the aeromechanics behavior at a cruise speed of 0.28. The fuselage effect is shown to be marginal on the aeromechanics predictions of LCH rotor, though the effect can be non-negligible for the tail structure due to the prevailing root vortices strengthened by the fuselage upwash. A lifting-line based comprehensive analysis is also conducted to verify the CFD/CSD coupled analysis. The comparison study shows that the comprehensive analysis predictions are generally in good agreements with CFD/CSD coupled results. However, the predicted comprehensive analysis results underestimate peak-to-peak values of blade section airloads and elastic motions due to the limitation of unsteady aerodynamic predictions. Particularly, significant discrepancies appear in the structural loads with apparent phase differences.

• Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics
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• v.9 no.1
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• pp.59-69
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• 2001

The rotor blade is modeled using a composite box beam with arbitrary wall. The active constrained damping layers are bonded to the upper and lower surfaces of the box beam to provide active and passive damping. A finite element model, based on a hybrid displacement theory, is used in the structural analysis. The theory is capable of accurately capturing the transverse shear effects in the composite primary structure, the viscoelastic and the piezoelectric layers within the ACLs. A reduced order model is derived based on the Hankel singular value. A linear quadratic Gaussian (LQG) controller is designed based on the reduced order model and the available measurement output. However, the LQG control system fails to stabilize the perturbed system although it shows good control performance at the nominal operating condition. To improve the robust stability of LQG controller, the loop transfer recovery (LTR) method is applied. Numerical results show that the proposed controller significantly improves rotor aeromechanical stability and suppresses rotor response over large variations in rotating speed by increasing lead-lag modal damping in the coupled rotor-body system.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.31 no.5
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• pp.1-9
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• 2003

Detailed flow of a shrouded tail rotor in hover is studied by using a compressible inviscid flow solver on unstructured meshes. The numerical method is based on a cell-centered finite-volume discretization and an implicit Gauss-Seidel time integration. Numerical simulation is made for a single blade attached to the center body and guide by the duct by imposing a periodic boundary condition between adjacent rotor blades. The results show that the performance of an isolated rotor without shroud compares well with experiment. In case of a shrouded rotor, correction of the collective pitch angle is made such that the overall performance matches with experiment to account for the uncertainties of the experimental model configuration. Details of the flow field compare well with the experiment confirming the validity of the present method.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2017.04a
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• pp.59-59
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• 2017

무인 헬리콥터의 양력을 개선하기 위한 익형 설계 단계로서 두꺼운 익형(V1505A)과 얇고 처진 익형(V2008B)의 기본 두 익형의 특성을 예측하는데 있어 회전하는 블레이드의 현실적 조건을 반영한 3D 모델을 마련하고 성능을 예측하였다. Fluent를 이용한 400 mm 선형모델의 시뮬레이션에서는 V1505A 익형은 높은 받음각에서 안정적인 특성을 보인 반면 V2008B는 비교적 높은 동력효율 특성을 보였으나, 높은 받음각에서는 실속 이후 양력이 급락하는 특성을 나타낸다. 형성된 노드 수는 약 870,000개로 하였다. 시위길이 135 mm인 익형 V2008B의 형상은 ANSYS (Fluent v16.2)를 이용해 반경(길이) 1,502 (1,380) mm 의 로터 블레이드를 구성하였다. 충분하지 않은 유동장이 익형 표면에서의 유동의 영향에 영향을 주지 않도록 직경 20 m의 원방경계(far field)를 형성하였다. 사용된 매쉬의 형태는 정사면체 형태로 로터 표면으로부터의 첫 번째 두께 높이는 0.001 m이고 10개의 층으로 형성하였다. 정지 비행하는 헬리콥터의 상태를 가정하여 회전좌표계를 이용하여 정상상태의 유동을 해석하고 사용된 난류모델은 넓은 영역에서의 유동을 고려하여 Realizable $k-{\varepsilon}$ 모델을 사용하였다. 내측그립 받음각 $6{\sim}22^{\circ}$에 대하여 현실적인 회전속도를 연동하여 600~1000 rpm을 적용하였다. 반복수(iteration)는 2000으로 하여 잔차값(residual)이 충분히 수렴하도록 하였다. 전체적으로 실제 헬리콥터가 발휘하는 양력보다는 낮은 수치로 예측되었으며 모델 및 해석 조건에 대한 검토가 필요해 보인다. 양력 값은 받음각 $10^{\circ}$에서 자중(약 68 kgf)을 극복하였고 받음각 $12^{\circ}$에 유상하중 20 kgf을 발휘하며 888 N의 양력을 보였다, 이어 받음각 $22^{\circ}$에서 실속 현상이 발생하였다. 받음각이 증가함에 따라 항력 역시 증가하였으며 받음각 $12^{\circ}$에서 121 N이었고 실속에 이르며 항력은 갑자기 증가할 것으로 예측된다. 본 연구는 변이 익형 개발의 선행 단계로 기본 익형에 대한 공력특성을 CFD 시뮬레이션을 통하여 예측하였다. 예측 값은 현실적 실험방법을 통하여 검증이 되어야 하며 이후 변이익형에 대한 예측과 설계가 가능하다.