Rotor system is a very important part which produces lift, thrust and control force in helicopter. Component of rotor system must endure various flight load for the required life. In helicopter rotor system, bearingless rotor system is the highest technology rotor system compare with articulated and hingeless rotor system. Baaringless rotor system is not include mechanical flap hinge, lag hinge and pitch bearing. Bearingless rotor component flexbeam which made by composite material has conduct hinge and bearing role instead of mechanical flap hinge, lag hinge and pitch bearing. These characteristics has less part number and lass weight than others. In this paper, conduct safe life analysis of bearingless composite component flexbeam and torque tube applying to utility helicopter load condition.
Recently, KARI(Korea Aerospace Research Institute) has been developing a modern 11.5 m diameter four bladed bearingless main rotor system, and this rotor system can be used for 7,000 lb class helicopter. Flexbeam and torque tube can be considered as key structural components, and large elastic twist of flexbeam induced by pitch control motion of torque tube can influence the nonlinear aeroelastic behavior. In this paper, the dynamic characteristic analysis results of bearingless rotor system were presented. In order to construct a input model and validate the analysis procedures, calculated results using the comprehensive helicopter analysis program CAMRAD II were compared with the measured natural frequencies and lag damping data from small-scale wind tunnel test. Next, the analysis model was extended to a full-scale model, and the dynamic analysis results were presented.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제7권1호
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pp.54-64
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2006
To augment weakly damped lag mode stability of a hingeless helicopter rotor blade in hover, piezoelectric shunt with a resistor and an inductor circuits for passive damping has been studied. A shunted piezoceramics bonded to a flexure of rotor blade converts mechanical strain energy to electrical charge energy which is dissipated through the resistor in the R-L series shunt circuit. Because the fundamental lag mode frequency of a soft-in-plane hingeless helicopter rotor blade is generally about 0.7/rev, the design frequency of the blade system with flexure sets to be so. Experimentally, the measured lag mode frequency is 0.7227/rev under the short circuit condition. Therefore the suppression mode of this passive damping vibration absorber is adjusted to 0.7227/rev. As a result of damping enhancement using passive control, the passive damper which consists of a piezoelectric material and shunt circuits has a stabilizing effect on inherently weakly damped lag mode of the rotor blades, at the optimum tuning and resistor condition.
Most of engine control systems for helicopter turboshaft engines are equipped with dual sensors. For the system with dual redundancy, analytic methods are used to detect faults based on the system dynamical model. Helicopter engine dynamics are affected by aerodynamic torque induced from the dynamics of the main rotor. In this paper an engine model including the rotor dynamics is constructed for the T700-GE-700 turboshaft engine powering UH-60 helicopter. The singular value decomposition(SVD) method is applied to the developed model in order to detect sensor faults. The SVD method which do not need an additional computation to generate residual uses the characteristics that the system outputs in direction of the left singular vector if an input is applied in direction of the right singular vector. Simulations show that the SVD method works well in detecting and isolating the sensor faults.
Since the flight-control system is critical for the safety of an aircraft, a fail-safe system is needed in a flight demonstrator used to test a new flight-control system. A backup control system is also needed to ensure safety in using a mechanical flight-control system. This paper presents a development of an MFCS (Mechanical Flight Control System) model for simulating control authority switching of a helicopter technical demonstrator, as well as the results of evaluating the developed MFCS model.
불확실한 비선형 다중입출력 시스템에 대해서 신경회로망을 이용한 적응출력피드백제어기법이 제안되었다. 역변환 기반의 제어입력으로부터 불확실한 비선형성을 분리하기 위해 변형된 운동 역변환 모델(Modified Dynamic Inversion Model, MDIM)이 도입되었다. MDIM은 근사된 운동 역변환 모델과 역변환 모델 오차로 구성되었고 한 개의 신경회로망이 MDIM을 보상하는데 적용되었다. 여기서 신경회로망의 출력은 필터링된 근사오차 기반의 제어기를 증대시킨다. 추적성능과 종국적 유계성(ultimate boundedness)을 보장하기 위해 리야프노프의 직접방법(Lyapunov's direct method)으로부터 유도된 온라인 가중치 적응법칙이 이용되었다. 수치적 시뮬레이션을 통해 본 논문의 타당성을 검증하였다.
본 논문은 헬리콥터 비선형 제어기 설계를 위한 State-Dependent Riccati Equation (SDRE) 기법을 다루었다. SDRE 제어기법은 비선형 운동방정식에 대해 선형 시스템과 같은 구조를 갖는 방정식을 필요하기 때문에 State-Dependent Coefficient (SDC) factorization 기법을 개발하여 비선형 운동방정식으로부터 이러한 구조의 방정식을 유도하였다. SDRE제어기를 온라인상에서 설계하는데 필요한 대수 Riccati 방정식의 효율적인 수치해법을 연구하였다. 본 연구에서 제안된 수치기법을 헬리콥터의 경로추종문제로 적용하였으며, 고 신뢰도의 헬리콥터 수학적 모델을 적용하여 실시간으로 SDRE 제어기를 설계할 수 있는 방안을 제안하였다.
Bergeot, Baptiste;Bellizzi, Sergio;Cochelin, Bruno
Advances in aircraft and spacecraft science
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제3권3호
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pp.271-298
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2016
In this paper, we study a problem of passive suppression of helicopter Ground Resonance (GR) using a single degree freedom Nonlinear Energy Sink (NES), GR is a dynamic instability involving the coupling of the blades motion in the rotational plane (i.e. the lag motion) and the helicopter fuselage motion. A reduced linear system reproducing GR instability is used. It is obtained using successively Coleman transformation and binormal transformation. The analysis of the steadystate responses of this model is performed when a NES is attached on the helicopter fuselage. The NES involves an essential cubic restoring force and a linear damping force. The analysis is achieved applying complexification-averaging method. The resulting slow-flow model is finally analyzed using multiple scale approach. Four steady-state responses corresponding to complete suppression, partial suppression through strongly modulated response, partial suppression through periodic response and no suppression of the GR are highlighted. An algorithm based on simple criterions is developed to predict these steady-state response regimes. Numerical simulations of the complete system confirm this analysis of the slow-flow dynamics. A parametric analysis of the influence of the NES damping coefficient and the rotor speed on the response regime is finally proposed.
본 논문은 헬리콥터용 시뮬레이션 프로그램 개발에 관한 연구이다. 일반적으로 헬리콥터 비행시뮬레이션에 사용되는 수학모델은 고 충실도를 가져야 한다. 그러므로 시뮬레이션을 실행할 때 보다 정교하 공력 모델이 필요하게 되며, 계산시간이 많이 걸린다. 어떠한 특수 목적을 수행하는 UAV 비행제어시스템에서는 제어기를 설계할 때 사용되는 선형모델을 비선형모델로부터 얻는 시간을 최소화 하는 것이 중요하다. 이와 같은 목적을 달성하기 위한 첫 번째 단계는 실제로 헬리콥터 동특성을 잘 나타내는 비선형 모델을 완성하는 일이다. 두 번째 단계는 비선형방정식으로부터 특정 비행조건에 맞는 트림값을 계산하는 것이다. 그리고 나서 수치적인 방법으로 안정미계수와 조종미계수를 계산하여 특정 비행 상태 조건에 부합하는 선형모델을 구한다. 이러한 과정을 편리하게 처리하는 프로그램을 MATLAB GUI를 사용해서 개발하였다. 이 논문에서 제안된 방법은 기존의 실물크기 모델헬리콥터 시뮬레이션 방법에 비해 간략화된 것이다. 따라서 선형모델을 얻기까지의 연산시간이 짧아서 무인헬리콥터의 비행제어시스템을 설계하는데 유용할 것이다.
This paper deals with the implementation of a robust multivariable controller using DSP board and the application to real systems. The LQG/LTR (Linear Quadratic Gaussian with Loop Transfer Recovery) controller proposed by Doyle et al.[1,2] is adopted to design the control system. A helicopter propeller setup is taken as the controlled system in the current paper, and the mathematical model is derived to design the multivariable controller. The performance of the controller is evaluated via simulations, and implementation and application to the MIMO system shows that the control performances are satisfactory and superior to those of the PID controller.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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