• 한국항공운항학회지
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• 제13권2호
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• pp.14-26
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• 2005

A tilt-rotor aircraft has various flight modes : helicopter, airplane, and conversion. Each of flight mode has unique and nonlinear flight characteristics. Therefore the gain schedules for whole flight envelope are required for effective flight performance. This paper proposes collective, flap, and nacelle angle scheduler for whole flight envelope of the Smart UAV(Unmanned Air Vehicle) based on CAMRAD(Comprehensive Analytical Model of Rotorcraft Aerodynamics and Dynamics) II analysis results. The scheduler designs are improved so that the pitch attitude angle of helicopter mode was minimized. The range of scheduler are reduced inside of engine performance limits. The conversion corridor and rotor governor are suggested also.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제18권4호
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• pp.641-650
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• 2017

In order to include the design capability for a compound rotorcraft in a helicopter conceptual design and optimization framework, relevant further improvement was planned and conducted. Previously, a certain conceptual design optimization framework was developed by the present authors to design a modern rotorcraft with single main and tail rotor. The previously developed framework was further improved to expand its capability for a compound rotorcraft. Specifically, its power estimation algorithm was upgraded by using a comprehensive rotorcraft analysis program, CAMRAD II. The presently improved conceptual design and optimization framework was validated using data of the XH-59A aircraft.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제2권4호
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• pp.469-482
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• 2015

This study has the aim to develop a numerical design regarding the position and the inner performances of a heat exchanger in a light helicopter. the problem was to find first of all the best position of the heat exchanger inside the engine vane in order to maximize the air flow rate capable to pass through the heat exchanger section. It is to be said that the only air contribution in the vane comes from the opening present in the roof under the main rotor. The design has been performed by means of the commercial code Fluent and using the well known grid generator ICEM CFD. Different positions are first investigated so to establish the best one. Subsequently, different areas of the opening on the roof have been considered in order to maximize even more the flow rate in the heat exchanger that was not sufficient based on the first guess of velocity, as aforementioned. At the end interesting design results are presented and discussed by contours of fields and values.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권3호
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• pp.215-223
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• 2009

본 연구에서는 헬리콥터 로터 블레이드의 움직임을 모사하기 위해 중첩 격자 기법을 적용하여 헬리콥터 로터의 전진 및 제자리 비행을 모사하였다. 제자리 및 무양력 전진 비행은 Caradonna & Tung의 로터 블레이드를 적용하였으며 전진 비행은 AH-1G 로터 블레이드를 적용하여 수치해석 하였다. 전진 비행 시 cyclic pitch각에 대해서 Newton-Raphson 수렴 방법으로 수치 트림을 수행하였으며 수치 트림에 의한 결과를 실험 및 다른 수치해석 결과와 비교하였을 때 실험값과 유사한 결과를 얻었다. 또한 수치 트림에 의한 결과는 로터 전진면에서 나타나는 BVI 현상을 잘 모사하였다. 지배 방정식은 3차원 비정상 오일러 방정식을 사용하였으며 원방 경계 조건으로 리만 불변치 경계조건을 적용하였다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2008년도 춘계학술대회논문집
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• pp.43-46
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• 2008

Quad-Rotor, which consists of four blades, performs a flight task by controling each rotation speed of the four blades. Quad-Rotor blade making no use of cyclic pitch or collective one is a type of fixed-wing as different from helicopter blade. Although, Quad-Rotor is simple and easy to control for those reasons, blade configuration of the fixed wing is one of the critical factors in determining the performance of Quad-Rotor. In the present study, coefficients for thrust and power of Quad-Rotor blade were derived from the data acquired by using 6-component balances. Firstly, Measurements for aerodynamic force were conducted at various pitch angles (i.e., from 0$^{\circ}$ to 90$^{\circ}$ with the interval of 10$^{\circ}$). The blade used in this experiment has aspect ratio of 6 and chord length of 35.5 mm. Secondly, assembled-blade, which was an integral blade but divided into many pieces, was used in order to test aerodynamic forces along twist angles. The curve of thrust coefficient along pitch angle indicates a parabola form. Stall which occurs during wind tunnel test to calculate lift coefficient of airfoil does not generate. When deciding the blade twist angle, structural stability of blade should be considered together with coefficients of thrust and power. Those aerodynamic force data based on experimental study will be provided as a firm basis for the design of brand-new Quad-Rotor blade.

• 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.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제9권4호
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• pp.319-333
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• 2022

This work presents a numerical investigation of the aerodynamics and aero acoustics of the HVAB rotor in hover conditions. Two fully turbulent models are employed, the one-equation Spalart-Allmaras model and the two-equation k-ω SST model. Transition effects are investigated as well using the Langtry-Menter γ-Re θt transition transport model. The noise generation and propagation are being investigated using the Ffows-Williams Hawking model for far-field noise and the broadband model for near-field noise. Comparisons with other numerical solvers and with the PSP rotor test data are presented. The results are presented in terms of thrust and power coefficients, the figure of merit, surface pressure distribution, and Sound pressure level. Velocity, pressure, and vortex structures generated by the rotor are also shown in this work. In addition, this work investigates the contribution of different blade regions to the overall noise levels and emphasizes the importance of considering specific areas for future improvements.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권8호
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• pp.1007-1013
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• 2013

이 논문은 터빈 로터의 형상변화에 따른 공력 특성에 대하여 분석하였다. 본 논문의 터빈은 헬리콥터의 보조동력 장치로 사용되는 소형엔진이다. 소형엔진은 팁 형상의 구조적 취약성 때문에 성능을 향상시키기 어렵다. 그러므로, 터빈의 허브를 개선하는 것이 여러 가지 측면에서 유리하다. 터빈의 작동유체는 고온 고압의 가스이다. 터빈표면의 열전달률이 고려되었을 때, 열부하에 의한 블레이드의 손상을 줄이기 위해서는 블레이드 표면의 열전달률 분포를 고찰하여야 한다. 수치모사 결과를 검증용 실험값과 비교하였을 때, SST난류모델은 공력 특성을 잘 반영하고 열전달 예측성능도 우수하였다. 결론적으로, 허브측 선단에서 구륜설계(bulbous design)를 적용하였을 때 공력효율이 향상되었고, 전체 공력 손실 중 끝벽 손실은 15% 감소되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권6호
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• pp.496-502
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• 2007

본 논문에서는 비선형적 다물체 시스템의 유한요소 해석프로그램인 DYMORE의 새로운 버전을 이용하여 압전 재료(piezoelectric)를 삽입한 능동 비틀림 로터(Active Twist Rotor)의 개별 블레이드 제어(Individual Blade Control)에 의한 로터 블레이드의 진동 감소 효과를 해석하고 이를 풍동실험 및 이전 버전의 DYMORE 결과와 비교하였다. 본 연구에서는 로터 허브와 네 개의 블레이드만으로 구성된 단순한 로터시스템과 스워시 판, 피치링크 등을 모두 포함하는 개선된 로터시스템에 대한 해석이 각각 수행되었다. 사용된 실험 결과 자료들은 NASA Langley의 Transonic Dynamics Tunnel(TDT)에서 수행되었던 결과들을 사용하였다. 그 결과 새로운 버전의 DYMORE를 이용한 경우 실험값과는 여전히 차이가 있지만 이전 버전의 DYMORE를 통해 얻어진 수치해석 결과에 비해서 오차가 개선되는 것을 확인할 수 있었다. 또한 개별 블레이드 제어 방식의 로터 시스템의 모델링을 수행하고 전진 비행 시의 진동 하중 감소 효과를 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권10호
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• pp.761-769
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• 2013

헬리콥터의 후류가 공기력에 미치는 영향은 매우 크다. 하지만 후류의 형상은 매우 복잡하며 예상하기 힘들다. 본 연구에서는 수치적인 방법을 통하여 후류를 자세히 관찰할 것이다. 후류에서의 와류를 자세히 관찰하기 위한 수치적 방법으로는 와류격자법과 자유후류법을 사용하였다. 본 연구에서 제자리 비행에서의 후류 형상을 관찰하였다. 적절한 추력계수를 갖는 제자리 비행에서는 익단 와류 뿐 아니라 블레이드의 안쪽에서 발생하는 counter-rotating vortex도 관찰할 수 있다. 이러한 와류들이 아래로 내려가면서 익단 와류와 counter-rotating vortex가 서로 가까워지며 서로에게 영향을 끼치게 된다. 이에 따라 와류들은 자체적인 불안정성으로 인해 형상이 변한다.