초록
본 연구에서는 전진비행시 무힌지 로터 블레이드의 허브하중에 대한 복합재료 연성의 영향을 고찰하였다. 무힌지 복합재료 로터 블레이드를 단일 상자형 보로 모델링 하였으며, 전단 변형 및 비틀림 워핑과 같은 비고전적 효과를 고려하였다. 운동방정식은 해밀턴의 원리를 이용하여 구성하였으며, 로터 블레이드의 공간 및 시간차원에서의 유한요소법을 적용하여 완전평형해석을 수행하였다. 블레이드에 작용하는 공기력은 2 차원 준정상 공기력 이론을 바탕으로 하여 역류 및 압축성 효과를 고려하였다. MSC/NASTRAN을 이용하여 피치 -플랩 및 피치-래그와 같은 탄성 연성의 크기를 구하고, 고전적인 기하학적 연계와 비교하였다. 탄생 연성은 $N_b/rev$ 허브하중의 특성에 적지 않은 영향을 미침을 확인하였다 블레이드 복합재료의 적층각을 적절히 변화시킬 경우 약 10-40%의 허브하중을 감소시킬 수 있음을 보였다.
In this work, the effect of composite couplings on hub loads of a hingeless rotor in forward flight is investigated. The hingeless composite rotor blade is idealized as a laminated thin-walled box-beam. The nonclassical effects such as transverse shear, torsional warping are considered in the structural formulation. The nonlinear differential equations of motion are obtained by applying Hamilton's principle. The blade response and hub loads are calculated using a finite element formulation in space and time. The aerodynamic forces acting on the blade are calculated by quasi-steady strip theory. The theory includes the effects of reversed flow and compressibility. The magnitude of elastic couplings obtained by MSC/NASTRAN is compared with the classical pitch-flap $({\delta}3)$ or $pitch-lag({\alpha}1)$ coupling. It is found that the elastic couplings have a substantial effect on the behavior of $N_b/rev$ hub loads. Nearly 10 to 40% of hub loads is reduced by appropriately tailoring the fiber orientation angles in the laminae of the composite blade.