뒷전 플랩을 갖는 무베어링 로우터 시스템의 공력탄성학적 특성에 관한 연구

Abstract

정지 및 전진 비행시 대변형보 이론을 이용하여 무베어링 로우터 시스템의 공력탄성학적 응답 및 안정성에 관한 연구를 수행하였다. 무베어링 로우터 시스템의 특징으로는 블레이드와 허브(hub) 사이에 위치한 상대적으로 비틀림 강성이 작은 유연보와 블레이드의 피치 제어를 하기 위한 피치 링크가 부착되어 있는 비틀림 강성이 큰 토오크 튜브를 들 수 있다. 본 연구에서는 메인 블레이드와 유연보 그리고 토오크 튜브를 각각 탄성보로 가정하였다. 로우터 블레이드에 작용하는 공기력은 2차원 준정상 공기력 이론에 근거하여 얻어졌다. 정지 비행시 적정변형보 이론을 적용한 기존의 연구결과와의 비교를 통하여 수치적 안정성 해석 결과와 비교 검토하였다. 또한, 전진 비행시 허브 진동 하중 감소를 목적으로 한 뒷전 플랩을 갖는 무베어링 로우터 시스템에 대한 공탄성 해석을 수행하였다. 전진 비행시 공탄성 해석을 위해, 블레이드의 비선형 주기 트림해는 시간 유한요소법을 이용한 블레이드 변형 해석과 동체 평형을 고려한 연계 평형 해석을 통하여 얻어진다. 비선형 트림해로부터 미소교란을 가정한 선형교란방정식으로부터 공력탄성학적 안정성 해석이 이루어진다. 뒷전 플랩을 갖는 무베어링 로우터 시스템에 대해서, 허브진동하중과 플랩 제어입력으로 목적함수가 정의되고, 최적화 방법을 통하여 이를 최소화하는 연구를 수행하였다. 다양한 전진 속도비에 대해서 수치해석을 수행하여, 비선형 주기 트림해와 최적화된 플랩 입력값 그리고 허브 진동하중을 구하였으며, 이를 기존의 연구결과와 비교 검토하였다. 복합재료로 적층된 H-형상 유연보를 갖는 무베어링 로우터 시스템의 공탄성 해석을 통하여 구조적 연성효과와 뒷전 플랩의 다양한 파라메터가 공력탄성학적 안정성과 허브진동하중에 미치는 영향을 살펴보았다.