헬리콥터 동적 구성품을 고려한 로터 시스템의 하중 해석

Abstract

회전익 항공기의 공력 환경은 고정익 항공기에 비해 상당히 복잡 하다고 알려져 있다. 고속으로 회전하는 블레이드에 의해 비대칭적 인 공력 환경은 허브를 통하여 동체로 전달되며, 동체를 진동시키는 가진력으로 작용한다. 이 같은 항공기 기체의 진동은 동체뿐만 아니 라 고속으로 회전하는 동적 구성품에도 영향을 끼친다. 따라서 구성 품 자체의 고속 회전으로 인한 하중뿐만 아니라 로터로부터 전달된 가진력 역시 영향을 끼쳐 복합 다중의 하중을 받게 된다. 세장비가 큰 블레이드는 기하학적으로 비선형 대변형을 유발하며, 앞서의 비대칭적인 공력 현상과 함께 빠른 회전으로 인한 관성력 그리고 재료의 특성에 의한 탄성력이 동시에 작용하여 복잡한 공력 탄성학적 특성을 보이게 된다. 이 같은 현상들은 연계되어 동시에 일어나고 이에 따라 구조/유체/동적 구성품 해석 모델의 연계 해석 이 필수적이다. 이에 본 논문에서는 기존의 기하학적 정밀 보 이론 과 유한상태 동적 유입류 모델을 이용한 구조/유체 해석 모델을 확 장하여 상태-공간 방적식으로 구성된 동적 구성품을 결합한 구조/ 유체/동적 구성품 모델을 결합한 풍통 트림 해석 모델을 개발하였 다. 결합 기법은 연성 결합 기법을 적용하여 트림해석을 수행하였으 며 이 트림 해석을 초기값으로 하여 천이 응답 해석을 수행하였다. 동적 구성품의 경우 상태-공간 방정식으로 모델링하여 4차 Runge-Kutta 시간 적분 기법을 적용하였다. 트림 및 천이응답해석 에 따른 결과는 구조 모델에 작용하는 하중 및 공력에 있어 동일한 해석 모델을 적용한 CAMRAD II와 비교 및 검증하였다.