세계 회전익기 산업 기술 동향

김준호(Kim, Joune-Ho),오경륜(Oh, Kyung-Ryoon),최석(Choi, Seok),김명집(Kim, Myung-Jib),안이기(Ahn, Iee-Ki),박중용(Park, Joong-Yong),황창전(Hwang, Chang-Jeon) 한국항공우주연구원 2013 항공우주산업기술동향 Vol.11 No.2

본 논문에서는 미국 정부의 회전익기 기술 개발 로드맵과 군용헬기 개발 현황 및 계획을 검토하고, NASA 및 업체들의 주력 사업을 분석하고, 유럽연합(EU)의 "항공 및 항공운송시스템(AAT)" 관련된 프로그램과 회전익기 기술의 연구개발 사업들을 소개한다. 그리고, 중국, 인도, 일본, 러시아의 회전익기 산업동향을 살펴본다. 또한, 세계 민수헬기 시장의 80%이상의 점유율을 가지고 있는 4대 헬기 제조사에 대한 사업 현황과 항공전자장비 기술개발 관점에서 미국의 NextGen 프로그램의 헬기 안전성 향상 활동 분석을 제시한다. 본 논문을 통해 세계 회전익기 산업과 기술동향을 고찰하고, 국내 회전익기 산업 육성 전략으로서 국제공동개발과 헬기 핵심기술 확보를 제안하고, 우리나라의 차세대 회전익기 개발 비전을 제시한다. This paper reviews rotorcraft technology road-map of USA government and military rotorcraft development plan and analyzes business and research of NASA and some American helicopter manufacturers. And it introduces European Union(EU)"s programs related to the area of "Aeronautics and Air Transport system(AAT)" and R&D projects of EU"s rotorcraft technologies. And it investigates the rotorcraft industrial trend of China, India, Japan and Russia. Also, this paper provides the current business situation of the worldwide four helicopter manufacturers which have over 80% civil helicopter market share and the activities analysis for improving helicopter flight safety of NextGen program(U.S.) in terms of technology development trend of helicopter avionics. Through this paper, it shows the current industrial and technological trend in the world rotorcraft. It proposes the strategy of international cooperated development and helicopter core technology development and the vision of Korean next generation rotorcraft for domestic rotorcraft industry.

유ㆍ무인 회전익기 주요 설계변수의 추세선 식 유도 및 비교 분석 연구

황창전(Changjeon Hwang),김승범(Seungbum Kim) 한국항공우주학회 2006 韓國航空宇宙學會誌 Vol.34 No.2

동 연구에서는 유ㆍ무인 회전익기의 초기 사이징에 활용할 각종 설계변수에 대한 데이터베이스를 구축하여 추세선 식을 유도하고, 유ㆍ무인 회전익기 간 주요 설계변수의 특정을 비교 분석하여 회전익기 초기사이징의 용이성을 제고하고자 하였다. 연구접근방법으로 먼저 Jane 연감을 이용하여 유인기 78개 기종, 무인기 33개 기종에 대하여 데이터베이스를 구축하고, 구축된 데이터를 이용하여 회귀 분석을 통하여 총 6종의 추세선 식을 유도하였다. 계산된 상관계수와 결정계수에 따라 대부분의 추세선은 상대적으로 유의성이 있음을 알 수 있었다. 그리고, 유인 회전익기의 추세선 및 데이터베이스 그래프와 무인 회전익기 그래프 비교를 통하여 각 회전익기 간 주요 설계변수별 정성적 특정을 비교 분석하였다. 이를 통해 도출한 무인 회전익기의 몇가지 특정은 유인기에 비해 주로터 직경과 최대이륙중량은 작게, 꼬리로터 직경은 크게 설계하며, 자체무게비는 유인기와 유사한 수준이라는 것이다. Design parameters of manned and unmanned rotorcrafts have been investigated to construct a design database and to derive trend curves. Design parameters of 78 manned rotorcrafts and 33 unmanned rotorcrafts have been collected and analyzed using linear regression method. Six kinds of trend curves equations are derived. Most of trend curves derived are relatively meaningful according to the calculated correlation and determination coefficients. The comparisons between manned and unmanned rotorcraft characteristics are performed. It has been drawn according to the comparisons that unmanned rotorcraft has smaller main rotor diameter and maximum take-off weight, bigger tail rotor size and similar level of empty weight fraction than manned rotorcraft.

전기동력 회전익기 기술 동향

김덕관(Deog-Kwan Kim) 한국항공우주연구원 2019 항공우주산업기술동향 Vol.17 No.1

최근 회전익기(헬리콥터) 분야에서는 기존 휘발유 내연기관 적용의 회전익기에서 친환경의 전기동력추진 회전익기로의 연구가 새롭게 대두되었으며, 조금씩 활발하게 진행되고 있다. 특히 회전익기 특성상 기본적으로 내재된 소음 및 진동을 줄이는데 효과적인 전기동력 회전익기는 배터리의 효율 증가, 전기모터의 효율성 증대의 기술발전에 따라 적용되기 시작했다. 본 논문에서는 해외에서 활발하게 적용되어 개발되고 있는 해외 선진국 중심의 전기동력 추진 회전익기 기술동향에 대하여 소개하였다. 향후 이러한 전기동력 회전익기는 미래형 자가용 비행기, 에어 택시 등 미래 소요 증가가 예상되는 수직이착륙기 분야의 한 축으로 지속 발전할 것으로 기대된다. Recently, electric power propulsion system on rotorcraft(helicopter) has been researched in friendly environment trend instead of gasoline power propulsion. Specially this electric power propulsion system on rotorcraft has high efficiency on low noise and vibration characteristics of helicopter which has high noise and vibration naturally. This electric rotorcraft has been developed and researched according to technology improvement of battery and electric motor. This paper introduced the technology trend on the status of the electric motor rotorcraft based on the examples of foreign country’s R&D program. In future, electric motor rotorcraft will be applied for future PAV, air taxi, passenger drone market which will be increased with electric propulsion in future

회전익기 산업 기술 동향 - 미국

오경륜,박중용,황창전 한국항공우주학회 2013 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2013 No.11

미국은 전 세계에서 헬기를 포함하여 회전익기를 가장 많이 운용하고 있는 국가이다. 회전익기 개발에 있어서도 선도를 해 온 국가였으나 오랫동안 새로운 헬기 개발 보다는 기존 헬기를 개선하는 방향으로 사업을 진행하다보니 회전익기 개발 능력이 퇴보하고 있다는 우려가 제기되고 있다. 본 논문에서는 미국 정부의 회전익기 기술 개발 로드맵을 살피고, 이에 바탕을 둔 군용헬기 개발 현황 및 계획을 소개하였다. 그리고 NASA 및 업체들이 주력하고 있는 사업을 분석하였다. USA is the global leader of rotorcraft industry. However, America did not develop new rotorcraft for a long time so many Americans are anxious about retrogression of USA"s rotorcraft technology. This paper reviews rotorcraft technology roadmap of USA government and military rotorcraft development plan. Also, this analyzes business and research of NASA and some American helicopter manufacturers.

해외 선진국의 차세대 회전익기 기술발전 방향 및 동향

김덕관(Deog-Kwan Kim) 한국항공우주연구원 2021 항공우주산업기술동향 Vol.19 No.1

세계 선진국은 현재 운용 중인 회전익기(헬리콥터)를 대체할 미래형 차세대 회전익기 기술개발에 연구개발을 집중하고 있다. 현재 운용 중인 회전익기의 한계인 최대 속도와 비행거리를 극복할 기술을 연구개발하여 적용하려고 한다. 대표적인 해외 기술선진국은 미국과 유럽(프랑스, 독일, 이탈리아, 러시아)이다. 미국의 경우, 시콜스키사와 보잉사 연합체의 S-97 Raider, SB-1 Defiant 기종과 Bell사의 V-280 Valor 중심으로 기술을 설명하고, 유럽의 경우 에어버스 헬리콥터사 주관의 RACER를 중심으로 소개하며, 기타 러시아와 중국의 기술개발 현황도 간략하게 기술하고자 한다. 따라서 해외 선진국의 차세대 회전익기의 기술 동향을 분석하여 국내의 차세대 기동헬리콥터 체계 개발할 때 선행적으로 확보해야 하는 핵심기술 내용을 파악하고 정리하였다. Other countries such as USA, Europe have developed the future vertical lift (next rotorcraft, FVL) to replace existing conventional helicopter. FVL has the capability to overcome forward flight speed and flight range compared to existing rotorcraft. Major countries to develop next high speed long-range rotorcraft are USA, France, Germany, Russia. In USA, Sikorsky and Boeing consortium are developing S-97 Raider, SB-1 Defiant. Bell helicopter are developing Bell 360 Invictus and V-280 Valor. In Europe, Airbus Helicopter are developing RACER. Leonardo are developing NGCTR. So, recent technologies on FVL are described based on these major helicopters. Russia and China’s helicopter will be described shortly. Therefore this paper describes the next rotorcraft technologies of other advanced rotorcraft to identify the core technologies to be developed in Korea for the domestic next generation utility helicopter development program

미국과 유럽의 차세대 회전익 기술 개발 현황

오세종(Sejong Oh),김성환(Sung Hwan Kim) 한국항공우주학회 2014 韓國航空宇宙學會誌 Vol.42 No.8

현재 유럽과 미국에서는 각각 GRC(Green Rotorcraft) 와 SRW (Subsonic Rotary Wing program) 프로그램을 통하여 차세대 회전익기 개발이 진행 중에 있다. 이들 프로그램의 최종 목적은 현재 사용 중에 있는 단거리 여객기를 일부 대체 할 수 있는 틸트로터 타입의 중/소형 민간 회전익기 개발에 목적을 두고 있다. 또한 이들 틸트 로터의 민간 운영에 운영할 수 있는 안전한 운행을 위하여, 각각 개발 중인 air transport management(ATM) 시스템인 SESAR(Single European Sky ATM Research) 와 NextGen(Next Generation Air Transport System)과 융합하는 기술도 병행되고 있다. 이들 프로그램들은, 최종 목표인 틸트 로터기의 개발이 진행되는 중간 과정으로, 현재 사용되고 있는 헬리콥터의 성능의 향상도 병행하고 있다. 이러한 성능 개발은 좀 더 효율적인 추진기관, 능동 로터 시스템, 내/외부의 소음 감소 등에 중점을 두고 있다. 특히 유럽의 GRC 프로그램에서는 소음, 연료 소비율, 배기가스 (CO2, NOx)의 절감 등에 매우 구체적인 목표를 설정하여 기술 개발을 진행 중에 있다. In Europe and USA, new programs called GRC(Green Rotorcraft) and SRW (Subsonic Rotary Wing program) respectively, have been currently underway for developing the next generation rotorcraft. The final goal is to develope fuel-efficient/environmental-friendly tilt-rotor civilian rotorcraft, which can partly replace short-range regional aircrafts. Also for safe operation, the new rotorcraft technology is cooperated with the new air transport management(ATM) system, called SESAR(Single European Sky ATM Research) and NextGen(Next Generation Air Transport System) in Europe and USA. In addition to achieve the final goal, the tilt-rotor aircraft, they are trying to improve the performance of conventional helicopters by adopting more efficient propulsion system, active rotor system, and reducing internal and external noise. Especially in GRC program of Europe, the environmental factors such as noise, fuel efficiency, reduction of emission gas(CO2, NOx), are focused for the new technologies.

회전익기 결빙 인증에 대한 연구

이해선,박종혁 한국항공우주연구원 2008 항공우주기술 Vol.7 No.2

Modern rotorcraft is required to have the capability to operate in all-weather conditions. Also icing condition is important issue to aircraft safety and certification and rotorcraft icing research has come a long way during the past few decades. The aircraft icing is the most difficult to handle. So, icing-related accidents, incidents and operating problems still occur regularly in service, despite improvements in design and test techniques. By reviewing icing certification requirement of FAR(Federal Aviation Regulations) and KAS(Korean Airworthiness Standard), this paper describe methods how to demonstrate safety in the flight and consideration of icing when rotorcraft is required TC(Type Certification) or TCV(Type Certification Validation). 현대의 민간용 회전익기는 모든 기상조건에서 운용할 수 있는 능력이 요구되고 있으며 이에 따라 결빙 환경에서의 회전익기 운항 안전과 인증에 대한 연구가 주 관심이 대두되고 있다. 항공기의 결빙은 항공기 운항 안전에 있어 가장 다루기 어렵고 위험한 요인 중에 하나이며 실제 사고의 빈번한 원인이 되기도 한다. 본 연구에서는 미국과 한국의 회전익기 결빙 인증 요구조건에 대한 고찰을 수행함으로써 회전익기 형식증명 또는 형식증명승인 등의 인증 시 어떻게 결빙을 입증할 것인가에 대한 제시와 함께 결빙에 대해 고려하여야 할 사항들에 대해 논하였다.

Lift offset을 지닌 복합형 회전익기의 최적설계 프레임워크 개발

임재훈,신상준,기영중 한국항공우주학회 2013 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2013 No.11

Lift offset 로터와 보조추진장치가 장착된 복합형 회전익기를 개념설계 프로그램에서 고려하여야 하는 요소들을 조사하였다. 본 논문에서는 이전에 개발한 단일로터 회전익기 개념설계 프레임워크를 개선 확장하여 lift offset 복합형 회전익기의 설계가 가능하고자 개선을 시도하였다. 이 때 중요한 요소로 항공기의 요구마력을 예측하는 과정이 선정되었다. CAMRAD Ⅱ 해석 프로그램을 본 개념설계 프로그램과 연동하여 정밀한 요구마력의 예측을 가능하도록 수행 중이다. 강체 블레이드를 사용한 전기체 해석모델에 대한 검증을 수행하였으며 유연 블레이드 해석이 진행 중이다. 그리고 추력/양력 분담 비율 최적화 과정이 구현될 것이며, 이렇게 구현된 개념설계 최적화 프레임워크는 XH-59A 항공기의 자료를 이용하여 검증할 계획이다. In order to develop a compound rotorcraft conceptual design optimization framework, the relevant updating work is investigated and conducted. Previously, an improved conceptual design optimization framework was developed by the present authors to design a modern single main rotor and tail rotor helicopter. The developed framework is being updated to design the lift offset compound rotorcraft. The power estimation algorithm is being updated using a comprehensive rotorcraft analysis program, CAMRAD Ⅱ. The full lift offset rotorcraft analysis was established and validated using rigid blade rotors. Moreover, an optimization framework which optimizes the ratio of thrust/lift distribution between the rotors and the horizontal tail is being constructed. The developed conceptual design and optimization framework will be validated using the data of XH-59A aircraft.

論文(논문) : 중형 기동 회전익기 로터회전수 제한 수립

박종후 ( Jong Hoo Park ) 한국항공운항학회 2013 한국항공운항학회지 Vol.21 No.2

The rotorcraft makes lift and control forces by the rotor thrust. At the development phase of the rotorcraft, the operational limitations have to be established. And it shall be demonstrated to operate the rotorcraft safely within the limitations. This paper introduces establishment and evaluation results of operational rotor speed limitations for the medium class utility rotorcraft. And it shows the follow-up activities after design changes of rotor speed indicators and aural warning systems for implementing the rotor speed limitations.

고속 회전익기 기술개발 현황 및 향후 과제 조사

황창전,박중용,김준호 한국항공우주학회 2011 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2011 No.11

본 논문에서는 최근 활발한 고속회전익기 기술개발 현황을 살펴보기 위하여 미국 시콜스키사의 X2, 유럽 EC사의 X3, 미국 DARPA-보잉의 디스크로터, 러시아의 AHSH 개발현황을 조사하였다. 특히 프로그램 상황 및 기술적인 달성도 측면에서 살펴보았다. 아울러 수직이착륙 및 제자리비행의 특장점을 살린 회전익기의 고속화를 달성하기 위한 기술적 과제를 조사하였다. This paper describes the survey results on major high speed rotorcraft development programs such as Sikorsky X2, Eurocopter X3, DARPA-Boeing DiscRotor, and Russian AHSH. Each development program is investigated especially in viewpoints of program status and technical achievement. And some technical issues are surveyed to develop a high speed rotorcraft without any penalty in VTOL and hovering attributes.