패널법을 이용한 지면 및 장애물 효과가 단일 로터의 공력 및 후류 유동장 발달에 미치는 영향 분석

Abstract

도심 항공 모빌리티는 도심의 교통혼잡을 해결할 새로운 방안으로 도심 지역 내 버티포트 혹은 빌딩 사이 등 다양한 장애물이 있는 환경에서 빈번하게 운용될 것으로 예상된다. 따라서, 안정적인 운용을 위해서는 로터와 장애물 사이의 공기역학적 상호작용을 분석하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 지면과 장애물이 있는 조건에서 단일 로터 블레이드의 공력 특성 분석 및 후류 거동을 모사하였다. 제자리 비행 조건에서 Lynx Tail Rotor 모델을 통해 와류법 기반의 In-house 해석자 검증을 수행하였다. 이후, Glasgow 대학의 실험 모델인 Large Rotor Rig를 이용하여 로터의 위치에 따른 비행 특성을 모사하였으며, 지면 및 장애물 효과에 대한 고찰을 수행하였다. 지면과의 거리가 가까울수록 유도 속도 감소로 인해 로터 블레이드의 추력이 지면 효과가 없는 경우에 비해 최대 10% 증가하였다. 반면, 장애물과의 거리가 가까울수록 지면과 장애물 사이에서 발생하는 재순환 영역의 세기가 강해져 국소적인 추력 손실이 발생하였다.