• 한국군사과학기술학회지
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• 제24권3호
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• pp.255-263
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• 2021

This paper investigates numerically the effect of rotor hub vibratory load components on the airframe vibration responses of high-speed compound unmanned rotorcraft (HCUR) using a lift-offset coaxial rotor, wings, and two propellers. The rotor hub vibratory loads are predicted using a rotorcraft comprehensive analysis code, CAMRAD II, and the airframe vibration responses are calculated by a finite element analysis software, MSC.NASTRAN. It is shown that the vibratory hub pitch moment of a lift-offset coaxial rotor is the most dominant component for both the longitudinal and vertical vibration responses at four specified locations of the airframe.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제8권1호
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• pp.115-121
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• 2007

The aeroelastic analysis of rotor blades with trailing edge flaps, focused on reducing vibration while minimizing control effort, are investigated using large deflection-type beam theory in forward flight. The rotor blade aerodynamic forces are calculated using two-dimensional quasi-steady strip theory. For the analysis of forward flight, the nonlinear periodic blade steady response is obtained by integrating the full finite element equation in time through a coupled trim procedure with a vehicle trim. The objective function, which includes vibratory hub loads and active flap control inputs, is minimized by an optimal control process. Numerical simulations are performed for the steady-state forward flight of various advance ratios. Also, numerical results of the steady blade and flap deflections, and the vibratory hub loads are presented for various advance ratios and are compared with the previously published analysis results obtained from modal analysis based on a moderate deflection-type beam theory.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권7호
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• pp.634-641
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• 2009

본 연구에서는 개별 블레이드의 복합재료 물성의 불확실성에 의해 발생하는 허브 진동하중의 특성에 대해 고찰하였다. 몬테-카를로 시뮬레이션 기법을 적용하여 시험에서 얻은 복합재료의 기계적 특성으로부터 블레이드의 단면 강성계수에 대한 확률적 분포를 구하였다. 단면 강성계수의 평균 및 표준편차 값을 이용하여 통합 공탄성 해석 코드의 입력 파일을 생성하고, 이로부터 허브 작용 하중을 구하였다. 복합재료 블레이드의 불확실성 효과는 필연적으로 로터 시스템의 상이성을 야기함을 보였다. 또한 개별 강성계수의 변화에 대한 허브 진동 응답의 특성을 확인하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2007년도 추계학술대회논문집
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• pp.326-331
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• 2007

This paper conducts a vibratory loads reduction analysis of an Advanced Active Trailing-edge Flap (AATF) blade utilizing single crystal piezoelectric actuators. For an AATF blade, a new L-L piezostack actuator using single crystal PMN-PT materials is designed. The AATF blade is designed to have similar characteristics to the Advanced Active Twist Rotor (AATR) blade. The active trailingedge flap is assumed to be 20% of the blade span and 15% of the chord, located at 75% of the blade radius. In order to conduct the vibratory loads reduction analysis of the AATF blade in forward flight, DYMORE, a multi-body dynamics analysis code, is used. The simulation result shows that the hub vibratory loads may be reduced by approximately 89% even with a much lower input-voltage when comparing with the other active rotor systems.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2007년도 춘계학술대회논문집
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• pp.85-92
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• 2007

This paper presents a design optimization of a new Advanced Active Blade Twist (AATR-II) blade incorporating single crystal Macro Fiber Composites (MFC) and conducts vibratory loads reduction analysis using an obtained optimal blade configuration. Due to the high actuation performance of the single crystal MFC, the AATR blade may reduce the helicopter vibration more efficiently even with a lower input-voltage as compared with the previous ATR blades. The design optimization provides the optimal cross-sectional configuration to maximize the tip twist actuation when a certain input-voltage is given. In order to maintain the properties of the original ATR blade, various constraints and bounds are considered for the design variables selected. After the design optimization is completed successfully, vibratory load reduction analysis of the optimized AATR-II blade in forward flight condition is conducted. The numerical result shows that the hub vibratory loads are reduced significantly although 20% input-voltage of the original ATR blade is used.

• 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.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권5호
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• pp.364-370
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• 2019

본 연구에서는 능동적인 블레이드 제어기법인 개별 블레이드 제어(Individual Blade Control, IBC) 기법을 적용하여 고속비행 시 동축반전 회전익기의 허브 진동하중을 억제하기 위한 최적 제어입력을 탐색하였다. 통합 공탄성 해석 프로그램인 CAMRAD II를 이용하여 동축반전 회전익기인 XH-59A를 모델링하고 다양한 IBC 입력 조건에 대하여 파라미터 연구를 수행하였다. 파라미터 조절 연구를 통하여 허브 진동억제 성능을 구한 결과, 3/rev 가진 주파수의 $0.5^{\circ}$ 진폭에 $300^{\circ}$ 위상각을 갖는 IBC 제어 입력을 적용할 경우 기준 대비 진동 수준이 최대 50% 감소하는 것을 확인하였다. 진동 억제 성능은 후류 간섭에서 보다 자유로운 상부로터에서 6% 가량 하부로터보다 크게 나타났다. 로터의 전진면에서만 IBC 입력를 가진하는 경우에는 조화 가진 입력과 동일한 입력을 가할 경우 진동 수준이 최대 17% 정도 추가적으로 감소하는 것을 확인하였다. 이러한 진동 감소는 전진면만을 대상으로 적은 에너지 투입 비용으로 달성한 특징이 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권3호
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• pp.237-243
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• 2018

본 연구에서는 고 전진비 조건의 로터에 대해 전진비 변화에 따른 허브 진동하중의 변화를 예측하고, 블레이드에서 발생하는 구조하중 예측 및 조화 분석을 통하여 구조하중 변화를 고찰하였다. 로터 전진비는 0.40부터 0.71까지 범위를 가지며, NASA에서 수행한 풍동시험 결과에 대해 수치묘사 연구를 수행하였다. 검증한 결과를 토대로 허브 진동하중 및 블레이드 모멘트를 예측하였다. 허브 진동하중은 최초에 증가하다가 전진비가 0.5 이상의 경우에는 변화가 거의 없음을 보여주었다. 블레이드 구조하중은 전진비가 증가할수록 진폭의 크기가 증가하며, 블레이드 모멘트의 조화 분석을 수행한 결과 플랩 모멘트는 3/rev, 래그모멘트는 4/rev의 영향이 매우 크다는 점을 확인하였다. 이는 전진비가 증가할수록 2차 플랩과 2차 래그 모드의 고유진동수가 각각 3/rev와 4/rev에 근접하기 때문인 것으로 파악되었다.

• 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.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권6호
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• pp.443-453
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• 2020

대표적인 기동 헬리콥터인 UH-60A의 기체 진동응답을 감소시키고자 능동 진동 제어 시스템(Active Vibration Control System, AVCS)을 이용한 시뮬레이션 연구를 수행하였다. 로터 진동 하중, 기체 구조 동역학 모델링, 진동응답 해석 및 진동 제어 시뮬레이션 연구를 수행하기 위하여 DYMORE II, NDARC, MSC.NASTRAN 및 MATLAB Simulink 등의 다양한 해석, 설계 및 제어 프로그램들을 함께 사용하였다. 5개의 CRFG와 7개의 가속도계로 이루어진 Multi Input Multi Output(MIMO) 모델을 AVCS 시뮬레이션 연구에 이용하였다. 본 시뮬레이션 연구를 통하여 진동이 극심한 158knots의 비행속도에서 UH-60A의 주요 위치(조종석, 로터와 기체의 접합부, 중앙 승객실 및 후방 승객실) 위치에서 AVCS의 사용으로 인하여 4/rev 기체 진동응답이 25.14~96.05%만큼 감소될 수 있었다.