The unsteady flow calculation around the proprotor of Smart UAV was conducted. Using the flight scenario of SUAV which composed of hover, transition, and airplane mode, the aerodynamic analysis of proprotor were performed for the variation of collective pitch, rpm, forward speed, and tilt angle. The unsteady compressible Navier-Stokes equations were used for the calculation and the dynamic overset grid technique was applied for the rotating proprotor. The aerodynamic performance of proprotor calculated in this way were validated by comparing with the performance data obtained from the blade element momentum method.
Yang Choongmo;Baek Jehyun;Saito Shigeru;Aoyama Takashi
한국전산유체공학회:학술대회논문집
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한국전산유체공학회 2003년도 The Fifth Asian Computational Fluid Dynamics Conference
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pp.172-174
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2003
Nnumerical investigations of the tip vortical characteristics were conducted with lateral tip blowing to reduce Blade-Vortex Interaction (BVI) noise. The predictions of BVI noise were performed using a combined method of an unsteady Euler code with an aeroacoustic code based on Ffowcs- Williams and Hawkings formulation. A moving overlapped grid system with three types of grids (blade grid, inner and outer background grid) was used to simulate BVI of helicopter with two OLS-airfoil blades in forward/ descending flight condition. The calculated waveform of BVI noise, which is characterized by the distinct peaks caused during blade vortex interaction, clearly shows the effect of lateral blowing at tip to reduce BVI noise
Integrated tools are developed for the analysis of the aerodynamic performance and aeroacoustics of helicopter rotors. Heli-NK(Helicopter Navier-Stokes & Kirchhoff) code is for hovering and heli-PA(Helicopter Panel & Acoustic analogy) for forward flight. The former showed its ability to predict the hovering efficiency and high-speed impulsive noise level. Thrust calculation, noise levels, and noise directivity patterns are investigated to confirm the availability of the latter. With some proper validation and improvements. these codes will be more useful and practical.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제2권1호
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pp.1-11
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2001
The time implicit point SGS scheme is applied to compute hypersonic viscous flows in thermochemical nonequilibrium. The performance of the point SGS scheme is then compared with those of the line SGS and the LU-SGS schemes. Comparison of convergence histories with the effect of multiple forward and backward sweeps are made for the flow over a 2D cylinder experimentally studied by Hornung and the flow over a hemisphere at conditions corresponding to the peak heating condition during the reentry flight of an SSTO vehicle. Results indicate that the point SGS scheme with multiple sweeps is as robust and efficient as the line SGS scheme. For the point SGS and the LU-SGS scheme, the rate of improvement in convergence is largest with two sweep cycles. However, for the line SGS scheme, it is found that more than one sweep cycle deteriorates the convergence rate.
This paper describes a helicopter vibration induced by main rotor in forward flight. The hub loads in the fixed frame, which are dominant source of helicopter vibration, are obtained by multi-blade summation of rotating blades loadings. The components of 3/rev, 4/rev, and 5/rev blades loadings are transmitted by blades to 4/rev hub loads in the fixed frame. The vertical vibrations of helicopter at pilot seat and copilot seat are calculated through rigid body transfer functions considering airframe to be rigid body. The blades are assumed to be elastic and undergo the flap, lag, and torsion motion and free wake aerodynamic model is used to calculate the precise blade loadings in the analysis. The 4/rev vertical vibration responses are analyzed from rotating blade loadings and fixed hub loadings.
Rotor wake causes unsteady aerodynamics of rotor blade. So, accurate prediction of wake is very important and vortex method is good solution for this problem. Aerodynamic force of the rotor blade is calculated by potential panel method and the rotor wake is simulated by vortex particle method. The vortex particle method is easier to treat wake-body interaction and has better performance to expect the effect of ground and fuselage interaction. Rotor in hovering and forward flight condition is simulated through these methods. Thrust and surface pressure of rotor are compared with experiment data.
International Journal of Aerospace System Engineering
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제10권1호
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pp.1-13
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2023
The present study was attempted to investigate flow interference effects and the aerodynamic characteristics of the front and rear wings of a joined-wing aircraft by changing the configuration variables. The study was performed using a computational fluid dynamics(CFD) tool to demonstrate forward flight and analyze aerodynamic characteristics. A total of 9 configurations were analyzed with variations on the position, height, dihedral angle, incidence angle, twist angle, sweepback angle, and wing area ratio of the front and rear wings while the fuselage was fixed. The quantities of aerodynamic coefficients were confirmed in accordance with joined-wing configurations. The closer the front and rear wings were located, the greater the flow interference effects tended. Interestingly, the rear wing did not any configuration change, the lift coefficient of the rear wing was decreased when adjusted to increase the incidence angle of the front wing. The phenomenon was appeared due to an effective angle of attack alteration of the rear wing resulting from the flow interference by the front wing configurations.
현대 전투기는 정안정성 완화 개념을 적용하여 기동성과 성능을 향상시키는데, 천음속 비행영역에서는 충격파 형성과 더불어 감속기동 중 발생하는 공력중심 전방이동 현상에 의해 갑작스런 기수 들림이 발생하는 경향을 갖는다. 또한 천음속 중간 받음각 비행영역은 항공기 모델링이 어려워 모델 기반의 제어 방식은 이 문제를 해결하는데 한계를 갖는다. 이번 논문에서는 초음속 경전투기 모델을 이용하여 천음속 영역에서 감속선회 기동 중 모델 기반 증분형 동적 모델역변환 방식의 천음속 피칭모멘트 보상 제어(TPMC)와 모델과 센서를 기반으로 하는 Hybrid 증분형 동적모델 역변환(IDI) 제어의 성능을 분석하였다. 분석 결과, Hybrid 증분형 동적모델 역변환 제어는 천음속 피칭모멘트 보상 제어에 비해 빠른 초기 반응과 동등한 최대 수직가속도 제한 성능을 가지면서 조종사가 예측 가능한 비행성을 제공하여 천음속 중간 받음각 비행영역에서 하중제한 초과 방지 제어기의 성능을 크게 개선하였다.
본 연구에서는 전진 비행하는 쿼드 틸트 로터(Quad Tilt Rotor, QTR)에 대한 수치적 연구를 수행하여, 각 구성 요소에 의한 간섭효과와 위상차 및 로터 회전 방향 등 로터 운용조건에 의한 영향을 분석하였다. 효율적인 로터 유동장 계산을 위해 오픈소스 CFD 코드인 OpenFOAM에 Actuator Surface Method(ASM) 기법을 결합한 해석자를 사용하였다. 전 후방 날개의 양력은 날개 끝단에 부착된 로터의 회전 방향에 따라 증감하며 특히 후방 날개에서는 전 후방 로터에 의한 간섭효과가 복합적으로 나타난다. 전 후방 로터의 위상차에 의한 날개의 공력 성능 변화는 상대적으로 미미함을 확인하였다. 로터에서는 날개로 인한 폐쇄효과 발생에 따라 국소적으로 높은 추력이 발생한다. 특히, 후방 로터에서는 전방 나셀에서 발생한 후류의 간섭효과로 인해 전방 로터 대비 높은 국소적 추력이 발생한다. 또한 로터 간의 위상차에 따라 추력 요동의 진폭이 감소할 수 있음을 확인하였으며 운용 조건에 따른 전 후방 로터의 성능과 전체 비행체의 공력 성능을 비교, 분석하였다.
최근에는, 초소형 AUV(Autonomous Underwater Vehicle)의 개발에 대한 요구가 증가하고 있으므로 그 요소 기술의 확보가 시급하다. 요소 기술의 하나로서 국부경로제어의 기존 연구에서는 주로 전방감시소나(Forward Looking Sonar : FLS)의 정보를 활용하고 있는데, FLS의 크기는 초소형 AUV에 적합하지 않으므로 장애물회피소나(Obstacle Avoidance Sonar : OAS)를 이용하는 것이 바람직하다. 요약하면, 초소형 AUV를 위한 OAS 기반의 국부경로제어 시스템은 다음과 같은 문제점들을 가지고 있다. 즉, OAS는 낮은 방위(bearing) 분해능 및 지역적인 거리(range) 정보를 제공하며, 임무시간을 증대하기 위해서 에너지 소비가 적은 시스템을 필요로 한다. 나아가, 구조 및 파라메터 관점에서 용이한 설계 절차를 요구한다. 이 문제를 해결하기 위해서 OAS 빔 모델링을 기반으로 진화 전략(Evolution Strategy : ES) 및 퍼지논리 제어기(Fuzzy Logic Controller : FLC)를 이용하는 지능형 국부경로제어 기법이 제안되었다. 제안된 기법의 성능을 검증하고 특성을 분석하기 위해서 수중비행체(Underwater Flight Vehicle : UFV)의 수평면 침로(course) 제어가 수행되었다. 시뮬레이션 결과는 제안된 기법에 있어서 실제 적용의 가능성과 추가 연구의 필요성을 보여준다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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