제자리 비행 조건에서의 고정밀 공력-구조 연계 해석을 통한 로터 블레이드 하중 해석 모델 개발

Abstract

본 연구에서는 3차원 유한요소 정식화 과정을 통해 복합재 로터 블레이드의 구조모델을 개발하였으며, 이를 패널법 기반의 공력 해석 모델과 결합함으로써 고정밀 공력-구조 연계 하중 해석이 가능하도록 하였다. 로터 블레이드 구조모델의 경우 기하 비선형 거동 특성을 반영할 수 있도록 UL(Updated Lagrangian) 정식화를 이용하였으며, 블레이드 단면에 작용하는 구조 하중을 평가하기 위해 힘과 모멘트 평형 방법(force and moment balance method)을 이용하였다. 또한 source-doublet 패널과 와류 입자 모델을 포함하여 공력 해석모델을 개발하였으며, 이를 이용하여 공력 하중과 로터 블레이드의 후류 특성을 예측할 수 있도록 하였다. 개발된 로터 블레이드 하중 해석모델의 검증을 위해 KARI(Korea Aerospace Research Institute)에서 개발한 다목적 무인헬기(Multi-Purpose Unmanned Helicopter)의 주로터 블레이드 설계 및 시험 데이터를 활용하였다.