• 제목/요약/키워드: Hover

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헬리콥터용 차세대 블레이드의 공력탄성학적 안정성에 관한 시험적 연구 (An Experimental Investigation of the Aeroelastic Stability of Next-Generation Blade for Helicopter)

  • 송근웅;김준호;김승호;이제동;이욱
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 2006년도 춘계학술대회논문집
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    • pp.680-685
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    • 2006
  • This paper describes the aeroelastic stability test of the small-scaled 'Next-Generation Blade(NRSB)' with NRSH (Next-Generation Hub System) and HCTH hingeless hub system in hover and forward flight conditions. Excitation tests of rotor system installed in GSRTS(General Small-scale Rotor Test System) at KARI(Korea Aerospace Research Institute) were tarried out to get lead-lag damping ratio of blades with flexures as hub flexure. MBA(Moving Block Analysis) technique was used for the estimation of lead-lag damping ratio. First, NRSB-1F blades with HCTH hub system, Then NRSB-1F with NRSH hub system were tested. Second, NRSB-2F blades with NRSH hub system were tested. Tests were done on the ground and in the wind tunnel according to the test conditions of hover and forward flight, respectively. Non-rotating natural frequencies, non-rotating damping ratios and rotating natural frequencies were showed similar level fir each cases. Estimated damping ratios of NRSB-1F, NRSB-2F with HCTH and NRSH were above 0.5%, and damping ratio increased by collective pitch angle increasement. Furthermore damping ratios of NRSB-2F were higher than damping ratios of NRSB-1F in high pitch angle. It was confirmed that the blade design for noise reduction would give observable improvement in aeroelastic stability compared to paddle blade and NRSB-1F design.

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금속재와 복합재 허브 Flexure를 갖는 무힌지 허브시스템의 공력탄성학적 안정성에 관한 실험적 연구 (An Experimental Study of Aeroelastic Stability of Hingeless Hub System with Metal and Composite Hub Flexure)

  • 송근웅;김준호;김덕관;이욱
    • 한국항공우주학회지
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    • 제33권2호
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    • pp.98-105
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    • 2005
  • 본 논문은 복합재 패들형 블레이드를 장착한 무힌지 허브 시스템의 정지 및 전진 비행시 공력탄성학적 안정성 시험에 대한 것이다. 블레이드와 허브 flexure의 리드래그 감쇠비를 측정하기 위해 무힌지 허브시스템을 한국항공우주연구원의 GSRTS(General Small-scaled Rotor Test System)에 장착하여 가진 시험을 실시하였다. 리드래그 모드의 감쇠비를 산출하기 위해 MBA(Moving Block Analysis)기법을 사용하였다. 먼저 금속재 flexrue를 장착하여 시험을 수행한 후, 로터시스템의 동력학적 특성이 같도록 설계된 복합재 flexure를 장착하여 시험하였다. 시험은 정지 및 전진비행 조건에 따라 지상 및 풍동에서 수행하였다. 비회전 시험을 통해 복합재 flexure의 감쇠특성이 금속재보다 향상됨을 확인하였으며, 모든 시험 조건에 대해 복합재 flexure가 금속재보다 무힌지 허브시스템에 대한 공력탄성학적 안정성이 향상됨을 확인하였다.

Numerical Investigation on a Rotor Tip-Vortex Instability in Very Low Advance Ratio Flight

  • Chung, Ki-Hoon;Hwang, Chang-Jeon;Lee, Duck-Joo;Yim, Jong-Bong
    • International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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    • 제6권2호
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    • pp.84-96
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    • 2005
  • Helical tip vortex is known as stable vortex structure, however the specific frequency component of far wake perturbation induces the vortex pairing in hover and axial flight. It is expected that the tip vortex pairing phenomena may happen in transition flight and very low advance ratio flight so that inflow may be most nonuniform in the low advance ratio flight. The objectives of this paper are that a tip-vortex instability during the transition from hover into very low advance ratio forward flight is numerically predicted to understand a physics by using a time-marching free-wake method. To achieve the objectives, numerical method is firstly validated in typical axial and forward flights cases. Present scheme with trim routine can predict airloads and inflow distribution of forward flight with good accuracy. Then, the transition flight condition is calculated. The rotor used in this wake calculation is a small-scale AH-1G model. By using a tip-vortex trajectory tracking method, the tip-vortex pairing process are clearly observed in transient flight($\mu$=0.03) and disappears at a slightly higher advance ratio($\mu$=0.05). According to the steady flight simulation at $\mu$=0.03, it is confirmed the tip-vortex pairing process is continued in the rear part of rotor disk and not occurs in the front part. Time averaged inflow in this case is predicted as smooth distribution.

헬리콥터용 차세대 블레이드의 공력탄성학적 안정성에 관한 시험적 연구 (An Experimental Investigation of the Aeroelastic Stability of Next-generation Blade for Helicopter)

  • 김준호;김승호;이제동;이욱;송근웅
    • 한국소음진동공학회논문집
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    • 제16권8호
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    • pp.848-856
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    • 2006
  • This paper describes the aeroelastic stability test of the small-scaled 'Next-generation Blade(NRSB)' with NRSH (next-generation hub system) and HCTH hingeless hub system in hover and forward flight conditions. Excitation tests of rotor system installed in GSRTS (general small-scale rotor test system) at KARI (Korea Aerospace Research Institute) were carried out to get lead-lag damping ratio of blades with flexures as hub flexure. MBA(moving block analysis) technique was used for the estimation of lead-lag damping ratio. First, NRSB-1F blades with HCTH hub system, then NRSB- 1F with NRSH hub system were tested. Second, NRSB-2F blades with NRSH hub system were tested. Tests were done on the ground and in the wind tunnel according to the test conditions of hover and forward flight, respectively. Non-rotating natural frequencies, non-rotating damping ratios and rotating natural frequencies were showed similar level for each cases. Estimated damping ratios of NRSB-1F, NRSB-2F with HCTH and NRSH were above 0.5%, and damping ratio increased by collective pitch angle increasement. Furthermore damping ratios of NRSB-2F were higher than damping ratios of NRSB-1F in high Pitch angle. It was confirmed that the blade design for noise reduction would give observable improvement in aeroelastic stability compared to paddle blade and NRSB-1F design.

ModelCenter를 이용한 QTP-UAV 프롭로터 블레이드 형상 최적설계 (Design Optimization of QTP-UAV Prop-Rotor Blade Using ModelCenter)

  • 강희정
    • 항공우주시스템공학회지
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    • 제11권4호
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    • pp.36-43
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    • 2017
  • 쿼드틸트 무인기에 적용되는 프롭로터 블레이드 형상 최적설계를 수행하였다. 형상 최적설계 프로세스 통합은 ModelCenter(R) 프로그램을 이용하였으며, 최적설계 과정에서 성능해석은 CAMRAD-II를 사용하였다. 목적함수는 제자리비행 및 전진비행 모드에서 성능효율 최대화로 설정하였으며, 제한조건은 소요 동력 및 피치로드 하중 값이 기본 형상 값보다 작게 되도록 설정하였다. 설계변수로는 블레이드 루트 코드길이, 테이퍼비, 비틀림 각의 기울기 및 각도, 하반각, 끝단 형상 생성을 위한 파라볼릭 계수, 하반각과 끝단형상이 적용되는 블레이드 스팬위치, 블레이드 단면을 구성하는 익형의 위치로 구성하였다. 최적 설계 결과 기준 형상 대비 제자리비행 효율은 1.6%, 전진 비행 효율은 13.6% 향상된 프롭로터 블레이드 형상을 도출할 수 있었으며, 피치로드 하중은 약 30% 감소하였다.

다양한 eVTOL 유형별 호버 효율, 회전판 하중 및 필요 배터리 비에너지 분석 (Analyses of Hover Lift Efficiency, Disc Loading and Required Battery Specific Energy for Various eVTOL Types)

  • 김동희;장한용;황호연
    • 한국항행학회논문지
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    • 제25권3호
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    • pp.203-210
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    • 2021
  • 전 세계의 많은 대도시는 도시화에 따른 지상 및 지하 교통망이 포화되고 있다. 또한 지구온난화 방지를 위한 탄소배출 규제가 더욱 엄격해지고 있으며 이러한 문제의 해결책으로 복잡한 도심에서도 운행 가능한 eVTOL이 차세대 친환경 교통수단으로 각광받고 있다. 본 연구에서는 eVTOL을 멀티콥터형, 양력+순항형, 추력편향형으로 분류하여 각 유형별 eVTOL들의 호버 효율과 회전판 하중을 계산하였으며 공력해석 프로그램인 OpenVSP, Fluent와 JavaProp을 이용하여 각국의 감항당국 및 우버 사에서 발표한 보고서를 바탕으로 가까운 미래에 실현될 eVTOL의 원활한 운행에 필요한 배터리 비에너지를 계산하고 분석하였다.

Actuator 기법을 이용한 제자리 비행하는 동축 반전 프로펠러 공력 성능에 관한 수치적 연구 (Numerical Study on Aerodynamic Performance of Counter-rotating Propeller in Hover Using Actuator Method)

  • 김다혜;박영민;오세종;박동훈
    • 항공우주시스템공학회지
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    • 제15권3호
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    • pp.30-44
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    • 2021
  • 동축 반전 프로펠러는 기존의 단일 프로펠러와 달리 추가적인 설계 변수의 증가로 인해 실험적 성능평가에 비용과 시간 측면에서 여러 제약이 따른다. 또한 상/하단 프로펠러 사이의 상호 간섭으로 인하여 수치 해석에 있어서도 많은 시간과 자원이 요구된다. 본 연구에서는 시간 효율적인 수치해석기법인 actuator 기법을 활용하여 제자리 비행하는 동축 반전 프로펠러의 공력 성능에 관한 수치적 연구를 수행하였다. 상용 CFD 코드인 ANSYS Fluent 결과와 비교하여 해석기법의 정확성을 검증하였다. 해석 변수로는 동축 반전 프로펠러의 축 간극과 회전속도를 선정하였으며, 다양한 조건에서 동축 반전 프로펠러의 공력 성능을 획득하였다. 획득한 공력 성능을 바탕으로 단일 프로펠러와 동축 반전 프로펠러의 제자리 비행 효율 계수를 획득하고, 단일 프로펠러의 성능으로 동축 반전 프로펠러의 성능을 예측할 수 있는 예측 인자를 도출하여 actuator 기법의 활용성을 평가하였다.

UH-60A 로터 블레이드의 정지비행 성능해석 (PERFORMANCE ANALYSIS OF HOVERING UH-60A ROTOR BLADE)

  • 박영민;최인호;장병희
    • 한국전산유체공학회지
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    • 제13권4호
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    • pp.45-49
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    • 2008
  • The present paper describes the results of performance analysis for UH-60A rotor blade in hover. For the numerical simulations, commercial CFD software, FLUENT was used with Spalart-Allmaras turbulence model. The flow solver was based on node based scheme and second order spatial accuracy options was used for simulations. For the enhancement of wake capturing capability, high resolution grid was used around tip vortex region. Granting that somewhat over-prediction of thrust was observed near blade tip region, performance was well correlated with experimental data within 3% accuracy in the operating region. Finally it was shown that the present flow solver can be used as a preliminary performance analysis tool for hovering helicopter rotor blades.

Investigation of the Downwash Induced by Rotary Wings in Ground Effect

  • Tanabe, Yasutada;Saito, Shigeru;Ooyama, Naoko;Hiraoka, Katsumi
    • International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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    • 제10권1호
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    • pp.20-29
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    • 2009
  • There are concerns about the influence of the gust wind caused by helicopters affecting the moving vehicles while hovering over the road during rescue activities. For the understanding of such complicated flow. numerical simulation of a rotor hovering above the ground has been carried out, changing the rotor/ground clearances. The rotor thrust is kept constant. and the rotor control is determined by trim adjustments incorporated into the CFD algorithm. Collective pitch angle and the required power decreases with the rotor/ground clearance which agrees with experience. Changes of the flowfield near the rotor with regard to the rotor height are investigated based on the calculated results.

무베어링 헬리콥터 주 로터의 허브 파라미터 변화에 따른 로터 안정성 특성 해석 (Hub Parametric Investigation of Main Rotor Stability of Bearingless Helicopter)

  • 윤철용;기영중;김태주;김덕관;김승호
    • 한국소음진동공학회논문집
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    • 제22권8호
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    • pp.784-790
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    • 2012
  • This paper describes a stability and dynamic characteristics of bearingless helicopter main rotor in hover. Baseline rotor configuration is defined and modal analysis for the configuration is taken to verify the dynamic characteristics. The kinematic pitch-lag couplings through ways of pitch link installation are analyzed to know effects on loads, frequencies and stability. The effects of pitch link attachments in spanwise direction and chordwise direction as well as pitch link inclination on thrust, power, flpa-lag-pitch mode frequencies and inplane damping are examined. Pitch link at trailing edge location in chordwise direction has influence on aeroelastic stability of the rotor. Also, the pitch link with negative inclination angle makes inplane damping increase.