주로터-꼬리로터의 후류 간섭효과로 인한 공력 및 공력소음 실험과 예측에 관한 연구

Abstract

헬리콥터의 불안정한 공력 특성으로 인한 안전성 및 소음에 관한 문제가 끊임없이 발생하고 있다. 헬리콥터의 안전성과 소음은 로터와 상당한 관련이 있는데, 로터의 성능과 공력 소음의 특성을 파악하기 위해서는 로터의 비정상 유동과 후류에 의한 공력 변화를 고찰해야 한다. 본 학위논문에서는 헬리콥터 로터에 의해 발생하는 공력 및 공력소음에 대해 고찰하는데, 특히 제자리 비행 상태에서의 주 로터와 꼬리 로터 사이에서 발생하는 후류의 간섭효과가 공력 및 공력소음에 미치는 영향을 실험을 통해 확인하고자 한다. 이를 위해 주 로터만 장착되었을 때, 꼬리 로터만 장착 되었을 때, 주 로터와 꼬리 로터가 모두 장착되었을 때의 각각의 케이스에 대해 실험을 수행하였다. 주 로터만 장착 되었을 때, 주 로터 BPF(Blade Passage Frequency)의 하모닉이 분절소음으로 잘 관찰되었다. 꼬리 로터만 장착되었을 때도 꼬리 로터 BPF에 의한 분절소음이 나타난다. 주 로터와 꼬리 로터가 모두 장착되었을 때 주 로터 후류와 꼬리 로터 후류 간섭으로 비정상성에 의해 주 로터의 BPF에 영향을 미쳐서 광역소음이 지배적으로 나타났으며, 주 로터와 꼬리 로터의 BPF 최소 공배수 영역에서 소음이 현저하게 커지는 경향도 확인하였다. 간섭효과가 소음에 미치는 영향뿐만 아니라 주 로터의 성능에도 영향을 미치며, 주 로터의 추력과 토크가 감소된다. 이러한 성능은 또한 안전과 직접적으로 관련이 있을 수 있다.