LBM 해석을 이용한 전기체 쿼드콥터 UAM 항공기의 로터-로터 간섭현상 분석

초록

본 연구는 쿼드로터형 도심 항공 모빌리티 비행체의 후방 로터 암 각도 변화에 따른 로터 간섭현상이 공력 성능 및 소음 특성에 미치는 영향을 분석하였다. 전산공력해석은 Lattice Boltzmann Method 기반의 상용 소프트웨어 PowerFLOW를 이용하였으며, Ffowcs Williams–Hawkings 비투과면 기법이 적용된 음향상사법을 통해 소음을 예측하였다. 해석 결과, 후방 로터의 위치 변화에 따라 전후방 로터 간의 간섭 강도와 상호작용 형태가 달라지는 것으로 나타났다. 특히, 후방 로터의 높이가 증가함에 따라 전방 로터에서 후류 상호작용으로 인해 강한 비정상 하중이 발생하였으며, 이는 전방 로터의 추력 변동과 소음 증대로 이어졌다. 또한 비정상 하중에 의한 소음은 전방 로터에서의 소음 세기를 높이고, 소음 반구 상에 강한 소음원이 형상 하부로 확산되는 경향이 관찰되었다. 본 연구는 제자리 비행 조건을 기준으로 수행되었으나, 향후 전진 비행 조건에서의 로터 간 상호작용에 대한 분석을 통해 UAM 기체 설계에 유용한 데이터를 제공할 수 있을 것으로 기대된다

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