• 항공우주시스템공학회지
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• 제8권3호
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• pp.41-46
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• 2014

Fatigue evaluations for the rotor blades of commercial or military rotorcraft have been carried out using the safe life concept since 1950s. Particularly, in the case of a rotor blade made of a composite material, a highly reliable fatigue life could be predicted by evaluation the cumulative damage using combination of fatigue life curve and load spectrum. However, there is a limit in adequately evaluating the strength reducing phenomena caused by damages or defects generated during the manufacturing process or impact damage induced by operational usages, using only the safe life concept. In this study, the fatigue evaluation process based on the damage tolerance concept is described and illustrated by means of successful application to substantiate the retirement time of composite rotor blades.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권5호
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• pp.442-450
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• 2011

회전 블레이드의 모션을 측정하기 위해 스테레오 패턴 인식 (stereo pattern recognition, SPR) 기법을 적용한 측정 시스템을 구성하고 실험을 수행하였다. 시스템 요구사항을 만족시키는 스테레오 카메라를 확보하여 SPR 기반의 측정 시스템을 준비하였다. 시스템의 측정불확도를 계산하기 위한 일련의 실험을 통해, 본 SPR 시스템이 2m~4.2m의 측정 거리에서 0.2mm 이내의 표준불확도를 가짐을 확인하였다. 이를 이용하여 계산한 블레이드 모션의 합성표준불확도는, 리드-래그, 플래핑, 비틀림 운동에 대해 각각 0.296mm, 0.209mm, $0.238^{\circ}$ 이었다. 본 SPR 시스템을 한국항공우주연구원의 소형로터 시험장치에 설치하고 회전속도와 콜렉티브 피치각을 각각 360rpm, 589rpm, 그리고 $0^{\circ}$, $4^{\circ}$, $6^{\circ}$로 바꾸어가며, 지상 제자리비행 조건에서 블레이드의 모션과 탄성 변형을 성공적으로 측정하였다. Higher Harmonic Control Aeroacoustic Rotor Test -II 에서 사용한 측정 시스템과의 비교를 통하여 본 시스템의 장점을 분석하였다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제10권2호
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• pp.125-133
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• 2009

To numerically simulate aerodynamics of rotor-airframe interaction in a rigorous manner, we need to solve the Navier-Stokes system for a rotor-airframe combination as a whole. This often imposes a serious computational burden since rotating blades and a stationary body have to be simultaneously dealt with. An efficient alternative is to adopt a momentum source method in which the action of rotor is approximated as momentum source over a rotor disc plane in a stationary computational domain. This makes the simulation much simpler. For unsteady simulation, the instantaneous momentum sources are assigned only to a portion of disk plane corresponding to blade passage. The momentum source is obtained by using blade element theory with dynamic inflow model. Computations are carried out for the simple rotor-airframe model (the Georgia Tech model) and the results of the simulation are compared with those of the full Navier-Stokes simulation with moving mesh system for rotor and with experimental data. It is shown that the present simulation yields results as good as those of the full Navier-Stokes simulation.

• 한국추진공학회지
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• 제11권4호
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• pp.10-18
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• 2007

본 연구에 채택된 마이크로터빈은 축류형 터빈으로 2단으로 구성되어져 있으며 로터 유로에서의 평균반경이 8.4 mm이다. 이러한 소형 터빈은 마이크로 동력시스템의 드라이브로 사용되어질 수 있으며 무부하 상태에서 100,000 RPM의 회전속도에 도달한다. 하지만 낮은 부분분사에서 작동하므로 동익과 정익의 익형각에 따라 성능의 변화가 발생되어진다. 따라서 노즐, 정익, 동익의 익형각을 변경하면서 비출력과 총 비토오크를 측정하여 각각의 성능을 분석하였다. 성능실험의 결과에 의하면 동익 익형각의 변화에 따라 총 비토오크가 15%까지 변경되어졌으며 최적의 입사각은 $10.3^{\circ}$ 정도였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권4호
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• pp.99-104
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• 2003

본 논문은 헬리콥터 로터 시스템 설계시 고려해야 할 구조동역학 분야와 차세대 저진동 블레이드를 설계하는 과정을 소개하였다. 일반적으로 로터 시스템 설계시 허브 하중 최소화, 지상공진 방지 및 저진동 특성 등을 만족하도록 고유 진동수 범위를 정하게 된다. 먼저 로터 시스템에 대한 회전수별 고유 진동수 도표를 통해 로터 회전 속도와 공진영역이 생기지 않도록 설계하며 다음으로 동체에 전달되는 진동 하중 크기를 예측하기 위해 회전시 블레이드에서 발생되는 하중을 허브 중심의 비회전계 좌표축 성분으로 전환한다. 헬리콥터 전진 비행속도에 따라 동체에 전달되는 하중 크기를 구하고 동체를 강체로 모델링하여 조종속에서 발생되는 가속도를 계산함으로써 저진동 특성을 예측하였다. 본 설계기법은 현재 수행중인 차세대 로터 시스템 개발에 적용되고 있으며 향후 국내 개발 로터 시스템에 유용하게 적용될 것이다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제4권2호
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• pp.21-25
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• 2010

Fatigue properties of composite materials are extremely important to design durable and reliable helicopter rotor blades. However, it is very difficult to apply conventional fatigue test loads in short period. Therefore, accelerating test speed and facilitating spectrum load realization are required. In this study, we have developed a fatigue testing method that uses a resonance of simply supported beam type blade specimen. This test consists in exciting the blade specimen with a frequency that corresponds to its natural frequency. In that case, the test specimen similar to a beam fixed between two pivot points starts vibrating and is significantly deformed. Resonant fatigue tests were performed by changing exciting vertical amplitude and frequency, and S-N curves of each composite materials were successfully obtained.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.391-394
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• 2009

Asymmetrical and unbalanced features such as rotor blade of helicopter, actuator of hard-disk in personal computer are usually manufactured with composite materials. In this case, mass distributions and center of gravity of the parts are important because of their static balancing. Therefore in the manufacturing processes, it is needed to check out the exact data of weight and gravity center. In this study, it has been studied experimentally the balancing of laminated rotor blade by using multiple-point weighing method and lab-view system.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2000년도 추계학술대회논문집B
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• pp.428-433
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• 2000

The characteristics of unsteady heat transfer and boundary layer flow in the SSME turbine rotor passage are investigated with LRN $k-{\varepsilon}$ turbulence model. The unsteady flow and heat transfer in a rotor blade passage as a result of wake/blade interaction is modeled by the inviscid/boundary-layer flow approach. The relevant governing equations are discretized to a system of finite different equations by means of a BTBCS implicit method. These equations have been solved numerically, for the velocity and temperature fields using TDMA method. Heat flux on the blade surface and flow parameters in the rotor passage are calculated with wake interaction. Numerical results show that velocity, pressure, turbulent kinetic energy and heat flux on the blade surface are varied periodically by wake passing.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권4호
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• pp.289-309
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• 2014

풍력터빈 블레이드는 바람의 운동에너지를 기계적 에너지로 변환하는 장치로써 풍력발전시스템의 출력성능, 에너지변환효율, 하중 및 동적 안정성에 영향을 미칠 수 있기 때문에 주요부품으로 분류된다. 따라서 최적의 블레이드 설계결과를 얻기 위해서는 시스템 특성이 고려된 공력-구조 통합설계가 중요하다. 본 연구에서는 풍력터빈 시스템과의 상호작용이 고려된 블레이드 설계절차를 제안하였고, 2 MW 급 블레이드(KR40.1b)의 공력-구조 통합 설계결과를 제시하였다. 또한 전술한 바와 같이 로터 블레이드에 작용하는 극한하중 및 피로하중은 시스템 운전조건에 따라 가변적이므로 시스템통합하중해석을 위한 2 MW 풍력발전시스템 모델링을 수행하였으며, IEC 61400-1 및 (사)한국선급의 풍력발전기술기준에 따라 수행된 하중해석결과를 제시하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제24권10호
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• pp.1343-1350
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• 2000

The evolutionary structure of tip vortices has been investigated with a two-dimensional LDV system for a plain and a slotted blade, respectively. To analyze the effect of slots which bypasses a part of main stream into the tip face, velocity profiles, vortex sizes, their displacements and turbulence intensities during one revolution of the rotor were measured by the phase averaging process. For the comparison of circumferential velocity components of the plain blade and the slotted blade, the peak values of the slotted blade were lower than those of the plain blade, and axial velocity components of the slotted blade were considerably larger than those of the plain blade. The slotted rotor blade enlarged the core size and made the vortex delayed compared with those of the plain blade at the same wake ages. Turbulence profiles had peaks inside the core radii and decayed gradually in the radial direction of vortex coordinate. Also, using a quasi 3-D LDV measurement technique the budget of turbulence kinetic energy was analyzed in radial direction of the vortex core.