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무 베어링 로터 시스템의 정지 및 전진 비행시 공력탄성학적 해석
임인규(In-Gyu Lim),이인(In Lee) 한국항공우주학회 2007 韓國航空宇宙學會誌 Vol.35 No.6
본 연구에서는 대변형 보이론을 이용하여 무베어링 로터 시스템의 공력탄성학적 안정성 해석을 수행하였다. 무베어링 로터 시스템의 유연보, 토오크 튜브, 그리고 메인 블레이드를 각각 탄성 운동을 하는 보로 가정하고, 1차원 보 요소로 모델링을 하였다. 외력으로는 2차원 준-정상 공기력 모델을 적용하였으며, 보의 유한 요소 지배방정식은 헤밀턴 원리(Hamilton′s Principle)를 이용하여 얻었다. 공력탄성학적 안정성 해석을 수행하기 위하여 정지 비행시는 모달 접근법을, 전진 비행시는 주기적인 특성을 갖는 비선형 정적 트림해를 얻기 위해 동체 평형을 고려한 연계 평형 해석을 통한 완전 유한요소 방정식을 이용하였다. 본 연구에서 구한 결과를 기존의 적정변형 보이론에 모달 접근법을 이용한 무베어링 로터 시스템의 결과와 비교하였다. In this study, the aeroelastic response and stability of bearing less rotors are investigated using a large deflection beam theory. The outboard main blade, flexbeam, and torque tube are all assumed to be an elastic beam undergoing arbitrary large displacements and rotations. The finite element equations of motion obtained from Hamilton′s principle. Two-dimensional quasi-steady strip theory is used to evaluate aerodynamic forces. In hover, the modal approach method based on coupled rotating natural modes is used for the stability analysis. In forward flight, the nonlinear periodic blade steady response is obtained by integrating the full finite element equation in time through a coupled trim procedure with a vehicle trim. The results of the full finite element analysis using the large deflection beam theory are compared with those of a previously published modal analysis using the moderate deflection-type beam theory.
자유후류기법을 이용한 무힌지 로터 시스템의 정지비행시 정적 공탄성 해석
유승재(Seung-Jae Yoo),임인규(In-Gyu Lim),이인(In Lee),김도형(Do-Hyung Kim),김덕관(Doeg-Kwan Kim) 한국항공우주학회 2008 韓國航空宇宙學會誌 Vol.36 No.2
본 연구에서는 자유후류기법을 이용하여 복합재 무힌지 로터 블레이드에 대한 정적 공탄성 해석을 수행하였다. 1차원 보의 거동올 해석하기 위하여 대변형 보 이론이 적용되었다. 또한/ 복합재 블레이드의 단변 해석을 위하여 이방성 보 이론이 적용되었다. 공탄성 해석에 필요한 공력 하중들은 와류격자법(VLM)에 기초한 3차원 공기력 모델을 통하여 계산되었다. 이때, 정지비행시의 후류는 순차적 시간 적분 자유후류법을 통하여 묘사되었다. 복합재 무힌지 로터 블레이드의 정적 변형에 대한 해석 결과를 2차원 준정상 공기력과 경험후류기법을 통한 해석 결과들과 비교하여 살펴보았다. 결과적으로, 정지비행시 후류 효과에 의해 정적 변형의 결과가 달라짐을 확인하였다. The static aeroelastic analysis of composite hingeless rotor blades in hover was performed using free-wake method. Large deflection beam theory was applied to analyze blade motions as a one-dimension beam. Anisotropic beam theory was applied to perform a cross-sectional analysis for composite rotor blades. Aerodynamic loads were calculated through a three-dimensional aerodynamic model which is based on the unsteady vortex lattice method. The wake geometry in hover was described using a time-marching free-wake method. Numerical results of the steady-state deflections for the composite hingeless rotor blades were presented and compared with those results based on two-dimensional quasi-steady strip theory and prescribed wake method. It was shown that wakes affect the steady-state deflections.
큰 가로세로비를 가지는 날개의 대변형 효과를 고려한 비선형 정적 공탄성 해석
유재한(Jae-Han Yoo),임인규(In-Gyu Lim),이인(In Lee) 한국항공우주학회 2006 韓國航空宇宙學會誌 Vol.34 No.3
본 연구에서는 천음속미소교란 및 대변형 보 이론을 이용하여 대변형이 발생되는 가로세로비가 큰 날개의 비선형 정적 공탄성 해석 시스템을 개발하고 검증하였다. 유체/구조간 직접 연계를 위하여 구조 격자에서 유체 격자로의 변위의 변환은 보 유한 요소 모델에 사용된 형상 함수를 유체 격자에서 구조 격자로의 힘의 변환은 일 등가 하중의 개념을 사용하였다. 그리고 이러한 날개의 정적 공탄성 해석 시, 이론적으로 TSD 공기력 사용의 타당성을 보였다. 또한 본 연구에서의 검증은 직접 연계된 공탄성 시스템의 효율적인 힘/변위 변환 기법의 검증을 포함한다. In this study, nonlinear static aeroelastic analysis system for a high-aspect-ratio wing are developed using the transonic small disturbance (TSD) and large deflection beam theory and validated. For the coupling between fluid and structure, the transformation of displacement from the structural mesh to aerodynamic one is performed by the shape function of the beam finite element and the inverse transformation of force by work equivalent load concept. Also, for the static aeroelastic analysis of the wing the use of TSD aerodynamics are justified. The validation of the system includes one of the efficient transformation methods of force and displacement.