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수직이착륙 비행체 사이클로콥터의 비행하중 연구
A Study of Flight Loads on VTOL Aircraft Cyclocopter

DC Field Value Language
dc.contributor.advisor정인석-
dc.contributor.author허창무-
dc.date.accessioned2017-07-14T03:32:28Z-
dc.date.available2017-07-14T03:32:28Z-
dc.date.issued2014-02-
dc.identifier.other000000017054-
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/10371/123732-
dc.description학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 기계항공공학부, 2014. 2. 정인석.-
dc.description.abstract사이클로콥터는 사이클로이드 블레이드 시스템(Cycloidal Blade System) 을 이용하여 추력을 얻는 수직이착륙이 가능한 회전익 비행체의 한 종류이다. 사이클로이드 블레이드 시스템은 회전축에 수직한 360°어느방향으로도 추력을 발생시킬 수 있어 이를 장착한 사이클로콥터는 기존의 항공기와 비교해 더 빠른 기동전환이 가능하다. 본 논문에서는 이러한 사이클로이드 블레이드 시스템을 사용하여 비행하는 비행체에서 발생할 수 있는 비행 하중에 대한 연구를 수행하였다.
기존의 비행체 개발단계에 있어 비행하중에 대한 분석은 개발 초기단계에 수행되어 기체 구조설계의 기준이 되는 가장 기본적이고 중요한 분야이다. 하지만 지금까지의 사이클로콥터의 연구는 사이클로이드 블레이드 시스템의 추력성능향상 및 기체의 자세제어에 그 초점이 맞추어져 있었다. 비로소 최근 사이클로콥터가 안정적인 공중정지비행 및 저속 전 후진 비행에 성공하면서 전진비행특성에 대한 연구가 진행되고 있고 비행시 발생하는 비행 하중에 대한 연구의 필요성이 대두되었다. 본 논문에서는 이러한 필요성에 따라 일반적인 사이클로콥터에 작용하는 비행하중에 대해 분석해 보고 실제 사이클로콥터 5호기가 특정 비행조건으로 비행시 받게 되는 하중을 계산하였다.
사이클로콥터의 특성 상 각 부품마다 작용하는 하중의 종류 및 크기가 다르기 때문에 먼저 블레이드, 허브 암, 로터 축, 콘트롤 링크 및 동체 등의 주요 부품 별로 발생하는 공력하중과 관성하중을 분석하였다. 각 비행하중에 영향을 주는 설계변수 및 비행조건을 찾고 이를 바탕으로 비행하중을 예측할 수 있는 이론식을 도출하였다. 각 부품 별 하중예측식을 바탕으로 사이클로콥터 5호기의 대표적인 비행조건인 공중정지비행, 등속전진비행, 가속전진비행, 제자리 회전기동 시 작용하는 각종 하중 값을 계산하였다. 공력하중 값은 전산유동해석을 이용하여 찾아내었고, 각 관성하중 값은 이론식을 바탕으로 구축한 하중분석 종합 데이터 시트를 이용하였다.
이렇게 찾아낸 비행하중 값 중 제자리 회전기동 시 사이클로콥터 5호기의 동체가 받는 gyroscopic moment를 극한하중으로 선정하고 DIAMOND/IPSAP 프로그램을 사용하여 정적 구조해석을 실시 하였다. 해석 결과를 통해 제자리 기동 중 발생하는 비행하중이 사이클로콥터 5호기 동체에 주는 영향성을 확인하였다.
본 논문에서는 향 후 새로운 사이클로콥터 기체 설계 시 구조 설계에 대한 기준으로 활용될 수 있는 사이클로콥터의 각종 비행하중에 대한 예측식을 제시하였다. 이와 같은 비행하중에 대한 연구결과는 사이클로콥터의 최적설계 및 사이클로콥터의 비행/기동영역을 설정하는 연구에 도움이 될 것으로 기대된다.
-
dc.description.tableofcontents초 록 i
목 차 iii
그림 목차 v
표 목차 vii
1. 서 론 1
1.1 사이클로이드 블레이드 시스템 2
1.2 사이클로콥터의 연구 동향 5
1.3 연구 방향 11
2. 사이클로콥터의 비행 하중 14
2.1 일반적인 항공기의 하중 해석 14
2.1.1 하중해석의 중요성 14
2.1.2 일반적인 항공기의 하중해석 절차 17
2.1.3 헬리콥터의 비행 하중 19
2.2 사이클로콥터 하중 모델 21
2.3 주요 부품의 하중 해석 26
2.3.1 블레이드에 작용하는 하중 26
2.3.2 허브 암에 작용하는 하중 30
2.3.3 콘트롤 링크에 작용하는 하중 33
2.3.4 로터 축에 작용하는 하중 35
2.3.5 꼬리 로터에 작용하는 하중 38
2.3.6 동체에 작용하는 하중 40
2.4 하중분석 종합 데이터 시트 43
3. 소형 사이클로콥터 5호기의 비행하중 해석 45
3.1 소형 쿼드로터 사이클로콥터 5호기 45
3.2 블레이드에 작용하는 공력하중 47
3.3 사이클로콥터 5호기의 비행하중 51
3.3.1 공중정지비행 시 발생하는 비행하중 52
3.3.2 병진 비행 시 발생하는 비행하중 57
3.3.3 병진 가속 비행시 발생하는 비행하중 60
3.3.4 제자리 회전기동 시 발생하는 하중 61
3.4 사이클로콥터 5호기 동체 구조해석 63
3.4.1 Preprocess 및 Modeling 64
3.4.2 구조해석 결과 66
4. 결 론 69
참고 문헌 71
ABSTRACT
-
dc.formatapplication/pdf-
dc.format.extent2852989 bytes-
dc.format.mediumapplication/pdf-
dc.language.isoko-
dc.publisher서울대학교 대학원-
dc.subject사이클로콥터-
dc.subject사이클로이드 블레이드 시스템-
dc.subject비행하중-
dc.subject관성하중-
dc.subject공력하중-
dc.subjectGyroscopic moment-
dc.subjectDIAMOND/IPSAP-
dc.subject.ddc621-
dc.title수직이착륙 비행체 사이클로콥터의 비행하중 연구-
dc.title.alternativeA Study of Flight Loads on VTOL Aircraft Cyclocopter-
dc.typeThesis-
dc.description.degreeMaster-
dc.citation.pagesvii, 75-
dc.contributor.affiliation공과대학 기계항공공학부-
dc.date.awarded2014-02-
Appears in Collections:
College of Engineering/Engineering Practice School (공과대학/대학원)Dept. of Mechanical Aerospace Engineering (기계항공공학부)Theses (Master's Degree_기계항공공학부)
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