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뒷전 플랩을 장착한 지능형 로터 블레이드의 구조 설계 및 해석
은원종(Won-Jong Eun),Balakumaran Natarajan,이재환(Jae-Hwan Lee),신상준(Sang-Joon Shin) 한국항공우주학회 2012 韓國航空宇宙學會誌 Vol.40 No.6
회전익 항공기에서 가장 심각한 문제의 한 가지는 로터의 회전에 의한 진동 가진이다. 이를 완화하기 위하여 본 논문에서는 능동 뒷전플랩(ATF)을 적용한 로터 블레이드를 개발하였다. 이 플랩은 로터 중심에서부터 65~85% 스팬에 장착되었다. 블레이드 회전 속도는 끝단에서 마하수를 충족하기 위하여 1,528rpm정도로 높은 수준이다. 이런 특별한 장치가 내부에 삽입된 블레이드에서는 구조적인 강건성을 파악하고 관찰하는 것이 중요하다. 플랩을 작동시키는 세밀한 부품들이 회전하는 블레이드 내에 삽입되기 때문이다. 블레이드의 구조적 설계와 분석을 위하여 CAMRAD-Ⅱ와 1차원 보 모델을 이용하였다. 동시에 3차원 유한요소 해석 프로그램인 MSC. PATRAN/NSTRAN를 통해 현재 블레이드의 상세한 해석을 수행하였다. 그 결과 개발한 로터의 특성이 적절한 수준인 것으로 예측되었다. Vibratory loads imposed by the rotating blade upon the fuselage has been one of major obstacles in rotorcrafts. A new concept of rotor blade is currently developed to adopt an Active Trailing-edge Flap (ATF) to alleviate such obstacles. The flap is mounted at 65~85% spanwise location from the rotor hub. The nominal rotational speed of the blade is as high as 1,528 RPM, to match the required tip Mach number. Structural integrity is one of the important design aspects to be maintained and monitored in this special type of rotor. This is due to that many detailed components, which drive the flap, are inserted inside the rotating blade. To conduct its structural design and analysis, CAMRAD-Ⅱ and the one-dimensional beam analysis are used. At the same time, three-dimensional finite element analysis are also used, such as MSC. PATRAN/NASTRAN, in order to analyze the details of the present active blade. As a result, comparable characteristics for the present rotor are predicted by both approaches.
은원종(Won-Jong eun),김정헌(Jung-Heon Kim),박성우(Seong-Woo Park),강정표(Jung-Pyo Kang),김태환(Tae-Hwan Kim),박재현(Jae-Hyun Park),한유리(Yoo-Ri Han),이다운(Da-Woon Lee),홍종화(Jong-Hwa Hong),이윤혁(Yoon-Hyuk Lee),최한슬(Han-Seul Cho 한국항공우주연구원 2013 항공우주기술 Vol.12 No.2
오로지 인간의 동력만을 이용하여 비행하는 것을 목표로 하는 인간동력 항공기에는 다양한 역학적인 도전요소가 다분하다. 엔진과 비교하여 매우 낮은 동력을 사용하는 인간동력 항공기는 중량과 재료, 공력과 구조 분야의 분석 등이 고려되어야 한다. 또한 항공기가 매우 낮은 속도에서 비행하므로 저속비행에서의 공력 특성을 파악하여야 한다. 서울대학교 인간동력 항공기에서는 이러한 요소들을 만족시키기 위하여 기존의 인간동력 항공기의 비교와 더불어 역학적인 분석을 통하여 설계변수들을 계산하고 설계를 제안하였다. 더불어 복합재를 사용하여 실재 인간동력항공기를 제작하는데 필요한 절차에 대하여 논의하였다. Human powered aircraft: the aim is to fly only by human power, features many challenging issues. Contrary to the general aircraft operated by an engine, human powered aircraft, that manoeuvres by lower power, requires additional consideration about weight, material, aerodynamical and structural analysis. Since this aircraft flies at a low speed, low Reynolds number flight will need to be taken into account. In this paper, SNU (Seoul National University) Human Powered Aircraft was designed by comparing it with the existing human power aircrafts, as well as by using theoretical analysis that obtains the design parameters. Also, this paper discuss about the manufacturing process using composite material for real human powered aircraft.
정적 및 동적 하중을 받는 외팔보 거동에 관한 선형 및 CR 정식화 비선형 예측의 비교
고정우,빈영빈,은원종,신상준,Ko, Jeong-Woo,Bin, Young-Bin,Eun, Won-Jong,Shin, Sang-Joon 한국전산구조공학회 2015 한국전산구조공학회논문집 Vol.28 No.5
본 논문에서는 구조물에 작용하는 하중의 크기와 진동수에 따른 거동의 비선형성을 확인하고 정확한 예측을 위한 방법을 모색하기 위하여 외팔보의 정적 및 동적해석의 수행에서 선형, 비선형 해석의 결과를 비교하는 연구를 진행하였다. 우선 보의 자유단에 수직방향의 정적 및 동적 하중을 가한 상황을 예측하였다. 선형 해석방법으로 고전 외팔보 이론을 적용하였고, co-rotational dynamic 유한요소해석 기법을 개발하여 비선형 해석방법으로 사용하였다. 먼저 정적해석에서 외력의 크기가 달라질 때 선형 및 비선형 해석 예측이 어떠한 차이를 보이는지 비교하였다. 그리고 동적해석을 통해 가진 진동수의 변화에 따른 보 끝단의 무차원화된 변위의 양상을 연구하였고, 공진진동수 근방에서의 상당한 변위가 발생함을 보였다. 마지막으로 주파수 지연현상을 조사하기 위해 특정 진동수에서의 시간 경과에 따른 보의 변위를 확인하였다. In this paper, the behaviour of a cantilevered beam was predicted to examine the difference between linear and non-linear static, dynamic analysis for a structure by using CR nonlinear formulation. Then, external transverse static and dynamic loads were applied at the free tip of the beam. Classical theories were used for the present linear analysis and co-rotational dynamic FEM program was used for the present nonlinear analysis. In the static analysis, effects of the load for the beam deflection were observed in both linear and nonlinear analysis. Then, normalized displacement at the tip of the beam was predicted for different frequency ratio and a significant difference was obtained in the vicinity of the resonant frequency. In addition, effects of frequency and time for the beam deflection were investigated to find the frequency delay.
헬리콥터 진동 하중 저감을 위한 능동 뒷전 플랩이 장착된 SNUF 블레이드의 유연보의 설계 및 해석
임병욱(Byeong-Uk Im),은원종(Won-Jong Eun),신상준(SangJoon Shin) 한국항공우주학회 2018 韓國航空宇宙學會誌 Vol.46 No.7
본 논문에서는 헬리콥터의 전진비행시 발생하는 허브 진동 하중 저감을 위해 설계된 능동 뒷전 플랩이 장착된 SNUF 블레이드의 무베어링 주 로터 적용 설계에 대해 살펴보았다. 이를 위해 EDISON의 박벽 복합재료 회전보 진동해석 프로그램(CORBA77_MEMB)을 이용하여 유연보의 단면 설계가 이루어졌다. 다물체 동역학 해석 프로그램 DYMORE를 이용하여 단면 설계에 따른 블레이드 동특성 및 능동 뒷전 플랩을 이용한 하중 제어의 특성을 예측하였다. This paper presents design of a bearingless main rotor of SNUF (Seoul National University Flap) blade equipped with active trailing-edge flap to reduce the hub vibratory loads during helicopter forward flight. For that purpose, sectional design of the flexbeam is carried out using the thin-walled composite material rotating beam vibration analysis program (CORBA77_MEMB) in EDISON. Using the multi-body dynamics analysis program, DYMORE, blade dynamic characteristics and those of the loads control are examined using the active trailing-edge flap in terms of the flexbeam sectional design.