• 한국소음진동공학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.352-357
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• 2012

The ground resonance instability of a helicopter with bearingless main rotor hub were investigated. The ground resonance instability is caused by an interaction between the blade lag motion and hub inplane motion. This instability occurs when the helicopter is on the ground and is important for soft-inplane rotors where the rotating lag mode frequency is less than the rotor rotational speed. For the analysis, the bearingless rotor was composed of blades, flexbeam, torque tube, damper, shear restrainer, and pitch links. The fuselage was modeled as a mass-damper-spring system having natural frequencies in roll and pitch motions. The rotor-fuselage coupling equations are derived in non-rotating frame to consider the rotor and fuselage equations in the same frame. The ground resonance instabilities for three cases where are without lead-lag damper and fuselage damping, with lead-lag damper and without fuselage damping, and finally with lead-lag damper and fuselage damping. There is no ground resonance instability in the only rotor-fuselage configuration with lead-lag damper and fuselage damping.

• 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.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제7권1호
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• pp.137-147
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• 2006

In this study, shape memory alloy damper with characteristics of pseudoelastic hysteresis for helicopter rotor blades are investigated. SMAs can be available in damping augmentation of vibrating structures. SMAs show large hysteresis in the process of pseudoelastic austenite-martensite phase transformation which takes place while subjected to loading above the austenite finish temperature. Since SMAs display pseudoelastic hysteresis behavior over large strain ranges, a significant amount of energy dissipation is possible. A damper can be designed with SMA wires prestressed to a baseline level somewhere in the middle of the pseudoelastic stress range. An experimental study of the effects of pre-strain and cyclic strain amplitude as well as frequency on the damping behavior of pseudoelastic shape memory alloy wires are performed. The effects of the shape memory alloy damper on aeroelastic and ground resonance stability of helicopter are studied. In aeroelastic stability, the dynamic characteristics of blades related to pitch angle and the amplitude of lag motion for the rotor equipped with SMA damper were examined. The performance of SMA damper on ground resonance instability are presented through the frequencies and modal damping with respect to rotating speed.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권6호
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• pp.495-501
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• 2013

한국형 기동헬기는 블레이드 가진주파수를 회피하고 지상 운용에서 로터와 기체의 동적 특성이 연계되어 나타나는 불안정성이 없도록 설계되었다. 이러한 설계 목적을 위해 진동 해석과 지상공진 해석을 수행하여 기체와 주로터의 동적 특성을 분석하였다. 이후 훨타워 시험을 통해 주로터의 동적특성을 확인하였으며 지상진동시험을 통해 기체의 동적 특성을 확인하였다. 지상진동시험은 지상 및 비행 운용 조건이 고려된 시험체 구성과 시험 조건을 적용하여 수행되었다. 본 논문에서는 한국형 기동헬기에 적용된 지상진동시험 방법 및 분석 기법을 보이고 해석 모델 보정기법과 보정된 해석 결과를 제시한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권5호
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• pp.1983-1989
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• 2012

본 연구에서는 외부 장착물이 존재하는 항공기의 안정성 검증을 위해 진동 및 구조해석을 수행하였다. 외부 장착물이 존재하는 경우, 외부 장착물 자체의 정확성 및 안정성을 위한 요구조건이 주어지며, 이와 동시에 외부 장착물이 항공기에 장착되도록 개조된 항공기 구조물의 안정성 문제가 중요하다. 따라서 본 연구에서는 정적 상태에서의 고유주파수 계산을 통한 공진 여부를 조사하고 발사기를 장착하기 위해 개조된 구조물에 작용하는 진동하중을 구하였다. 또한 로컬 모델링 방법을 이용하여 추가 장착 구조물의 구조적 안정성을 검토하였으며 지상 및 비행시험을 통하여 이를 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권1호
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• pp.33-38
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• 2005

로터 블레이드 가진 주파수에서의 가진력이 헬리콥터 진동의 주요 요인이다. 이 로터 블레이드 가진 주파수는 일반적으로 10~30 Hz 영역이고 관심 기체 모드들도 이와 유사하다. 그런데 해외 제작 헬리콥터 전방 끝단에 무거운 센서를 장착하는 것은 기체의 동적 특성 변화를 가져와 로터 가진 주파수와 공진을 유발할 수 있다. 전 기체의 동적 특성에 변화를 유발하지 않도록 하기 위해, 무거운 센서를 어떻게 장착할 것인지를 개념적 접근 및 유한요소 해석을 통해 결정하였다. 센서 마운트 시스템이 장착된 전 기체의 지상 진동시험 결과는 장착 설계가 타당함을 보여준다.

• 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.