초록
사이클로콥터는 회전축에 평행하게 회전하는 블레이드로 구성된 사이클로이드 블레이드 시스템으로부터 추력을 얻는 수직이착륙 무인기이다. 본 논문에서는 공기역학을 고려한 최적 설계를 통해 결정된 형상을 갖는 사이글로콥터 로터에 대해서 구조적 관점에서 최적 설계를 수행하였다. 복합재료 블레이드의 적층각, 적층수와 스파 위치 등을 설계 변수로 하여 MSC/NASTRAN을 이용한 해석을 통해 데이터베이스를 구축하고, 반응면 기법 등에 의해서 최적의 조합을 결정하였다. 최적 설계된 블레이드와 복합재료로 구성된 허브암을 포함하는 로터에 대해, 정적 해석을 수행하여 각 요소가 허용 응력 이내의 값을 가짐을 확인하였고, 동적 해석을 통해 주요 저차 모드가 로터 회전과 불일치하게 함으로써 공진의 가능성을 없앴다.
A cyclocopter propelled by the cycloidal blade system, which can be described as a horizontal rotary wing, is a new concept of VTOL vehicle. In this paper, optimized structure design is carried out for the aerodynamically optimized cyclocopter rotor system. Database is obtained fer design variables such as stacking sequence (ply angles), number of plies and spar locations through MSC/NASTRAN and optimum values are determined by RSM and some other optimizing processes. For the rotor system including optimized blade and composite hub m, the maximum stress by static analysis is within the failure criteria. And the rotor system is designed for the purpose of avoiding possible dynamic instabilities by inconsistency between frequencies of rotor rotation and some low natural frequencies of rotor.
