• 한국항공우주학회지
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• 제42권1호
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• pp.59-66
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• 2014

프로펠러 추진 항공기의 경우, 프로펠러 power-on 효과는 항공기의 비행성능 및 조종안 정성에 직간접적으로 커다란 영향을 미친다. 본 연구에서는 CFD 기반의 multiple reference frame과 sliding mesh model을 이용하여 power-on 효과가 항공기의 공력특성에 미치는 영향을 해석하였다. 프로펠러 power-on 효과에 의해 양력이 미소하게 증가하고 최대양력이 증가되며 실속이 지연된다. 반면, 프로펠러 power-on 효과에 의해 항력이 크게 증가하여 양항비가 감소된다. 또한, 프로펠러 power-on 효과에 의해 기수내림 피칭 모멘트가 감소하여 종방향 정안정성이 감소된다. 본 연구를 통해 획득한 프로펠러 power-on 해석결과는 항공기 성능 및 조종안정성 해석에 중요한 자료로 활용되어 추진식 프로펠러 항공기 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.648-651
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• 2010

FAR25급 터보프롭 항공기에서 프로펠러는 고속으로 비행할 수 있는 추력을 얻기 위해 공기역학적으로 우수하며 높은 효율을 가져야 한다. 프로펠러 형상 설계를 위한 익형은 전형적인 터보프롭 항공기 프로펠러에 사용되는 Clark-Y를 적용하였다. 프로펠러 공력설계 및 해석에는 최소에너지손실을 위한 조건을 만족시키도록 설계하는 와류-깃요소 이론(Vortex-Blade element theory)에 근거한 Adkins의 방법을 이용한 Javaprop을 이용하였다. 시위길이와 피치각 분포를 변경해 가며 FAR25급 터보프롭 항공기의 설계점에 가장 효율적인 프로펠러 형상을 생성하였으며, 전산유체역학을 이용하여 생성된 프로펠러 공력특성 분석을 통해 프로펠러 설계결과가 FAR25급 터보프롭 항공기에 적용 가능함을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2012년도 제38회 춘계학술대회논문집
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• pp.578-585
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• 2012

왕복엔진은 효율, 가격 측면의 우수한 장점으로 소형 프로펠러 항공기에서 많이 사용되고 있다. 국내에서는 KC-100, LSA, PAV, UAV등의 개발에 왕복엔진이 주요하게 사용되고 있다. 본 연구에서는 소형항공기 개념설계에 사용할 수 있는 자연 흡기, 터보차저 엔진에 대한 성능 모델을 구축하였다. 왕복엔진 항공기 순항고도에서의 비행조건을 설계점으로 적용하여 프로펠러 성능해석을 통해 최적설계를 하였으며 적합한 프로펠러 성능모델을 구축하였다. 엔진 성능 모델과 프로펠러 성능 모델의 결합을 통하여 소형왕복엔진 항공기 성능해석을 위한 통합 추진 성능 모델을 구축하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제9권1호
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• pp.7-11
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• 2015

최근 무인기와 초소형비행체를 위한 프로펠러 연구수요가 증가하고 있다. 일반적인 프로펠러와 다른 점은 저 레이놀즈수 유동조건에서 구동된다는 점이다. 본 연구는 저 레이놀즈수 유동조건에서 비행하는 인간 동력 항공기를 위한 프로펠러 공력설계 및 성능해석에 관한 연구다. 저 레이놀즈수 유동조건에서 발생하는 공력천이현상을 고려한 3차원 공력특성 변화를 정확히 반영하지 못하는 상용 프로그램의 단점을 보완하여 프로펠러 공력설계 및 성능해석이 가능한 프로그램을 개발했다. 개발된 프로그램으로 인간 동력 항공기 설계요구조건에 충족하는 프로펠러 공력설계 및 성능해석을 수행하였다. 또한 프로펠러 회전수와 장착각도 변화에 따른 성능변화를 예측하여 비행당시 상황에 따라 비행 가능한 성능출력이 가능하도록 하였다.

• 항공우주기술
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• 제12권2호
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• pp.193-201
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• 2013

프로펠러는 인간동력 항공기 추진시스템의 중요한 구성품이다. 높은 프로펠러 효율을 얻기 위하여 프로펠러는 큰 지름을 가지고 느리게 구동된다. 프로펠러는 인간동력 항공기용 프로펠러 설계 프로그램을 사용하여 설계되었다. 프로펠러의 피치는 지상에서 조정이 가능하다. 본 논문에서는 여러 가지 변수에 대하여 설계에 사용된 동일한 프로그램을 통하여 프로펠러의 성능 해석을 수행하였다. 또한, 파일롯의 체력이나 비행속도의 변화에 따른 탈 설계점 해석도 수행하였다. 설계된 프로펠러는 카본 복합재의 초경량 구조로 제작되어 총 950g의 무게로 제작되었다. 제작된 프로펠러는 아이언 버드에서의 지상 성능 시험을 통하여 속도 및 동력을 측정하고 튜닝을 수행하여 실기에 장착되어 최종적으로 291 m 비행에 성공하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권5호
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• pp.391-403
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• 2013

전기 추진 프로펠러 항공기는 기존의 제트엔진으로부터 나오는 유해한 배기가스로 인한 환경적 우려와 국가 에너지 안보 차원에서 새로운 관심을 받고 있다. 그러나 전통적인 항공기 사이징 방법들은 여러 종류의 에너지원과 동력 시스템을 사용하는 전기 추진 항공기에 바로 적용될 수 없다. 본 연구에서는 일반화된 동력기반 사이징 기법에 기초한 전기 추진 항공기 사이징의 실제 예를 제시하였다. 여기서 일반 항공기는 프로펠러, 고온초전도모터, 수소가 연료로 사용되는 연료전지, 동력 조절 장치로 구성되는 전기 추진시스템에 의해 구동된다. 기술 향상의 영향을 평가하기 위해 전기 구성품들의 두 가지 다른 기술 구성을 가정하여 항공기 사이징을 수행하였고, 전형적인 형태의 기준 항공기와 사이징 결과를 비교하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권11호
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• pp.917-926
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• 2012

본 연구는 고효율 복합재 프로펠러를 개발하기 위하여, 항공기 프로펠러 효율 특성 해석을 수행하였다. 비선형 수치해석을 이용하여 프로펠러의 공력 특성을 분석하고, 풍동 실험결과와 비교 분석하였다. 유동해석코드는 비선형 유동방정식인 RANS(Reynolds Averaged Navier-Stocks)를 수치해석화한 코드를 사용하였다. 해석 결과, 수치해석을 통하여 얻어진 프로펠러의 추력 및 출력계수는 실험결과와 비교하여 다소 높게 분석되었으며, 추력과 출력의 비로부터 계산된 프로펠러 효율은 실험결과와 잘 부합하는 것으로 확인하였다.

• 항공우주기술
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• 제11권2호
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• pp.65-72
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• 2012

프로펠러와 고양력장치를 장착한 터보프롭 항공기에 대한 실속 특성 분석을 위해 수치 해석을 수행하였다. 항공기의 실속 특성은 프로펠러와 고양력 장치의 장착 조합에 따른 형상별 전산해석 결과를 통해 정성적으로 분석하였다. 실속 특성 해석은 Spalart-Allmaras 난류 모델을 기반으로 한 3차원 Navier-Stokes 방정식 해법을 이용하였으며 프로펠러의 회전은 슬라이딩 격자기법을 이용하여 모사하였다. 분석 결과 순항 형상의 경우 동체/날개 페어링에서 주요 유동박리가 발생하며 프로펠러 후류로 인해 점차 감소함을 알 수 있었다. 고양력장치를 장착한 경우 나셀 바깥쪽에서 주요 유동박리 현상이 발생하였고 프로펠러가 회전하는 경우에도 상대속도 감소와 유효 받음각 증가로 나셀 바깥쪽 날개 부분은 조기에 실속에 잠김을 알 수 있었다. 프로펠러는 날개의 inboard에서 하강하는 회전 방향이 프로펠러 후류로 인한 실속 지연 측면에서 유리함을 알 수 있었다.

• 한국음향학회지
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• 제36권2호
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• pp.89-99
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• 2017

멀티로터형 무인항공기는 군사용 목적뿐 아니라 항공 촬영 및 무인 택배 수단 등 민간 산업까지 그 활용 범위를 넓혀가고 있다. 무인항공기의 보다 폭넓은 활용을 위해서는 추진체인 프로펠러의 공력 효율 개선과 소음의 저감을 위한 연구가 선행되어야 하며, 이는 주어진 환경에서 공력 성능 및 소음을 예측할 수 있는 기술이 바탕이 되어야만 가능하다. 본 연구에서는 소형 무인항공기 프로펠러를 대상으로 공력 및 소음 예측 기법을 개발하고, 실제 측정을 통한 결과와의 비교를 통해 검증하였다. 분당 회전수의 변화에 따른 추력 및 토크와 주어진 위치에서의 주파수 스펙트럼 예측에서 모두 예측 기법의 신뢰성을 확보하였으며, 이를 통해 프로펠러의 형상 설계에 기반이 될 수 있는 기틀을 마련하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제16권6호
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• pp.54-63
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• 2022

최근 다양한 형태의 전기추진 항공기가 개발 중이다. 전기추진 항공기에 장착되는 프로펠러의 위치는 항공기 공력성능에 큰 영향을 미칠 수 있다. 날개 앞에 장착된 프로펠러는 프로펠러 주변과 하류방향으로 복잡한 선회 유동(Swirl Flow)을 발생시킨다. 선회 유동으로 발생하는 올려흐름과 내리흐름은 날개의 유효받음각에 영향을 미친다. 날개의 길이 분포 방향으로 발생하는 유효받음각 분포변화는 날개의 공력 하중분포에 영향을 준다. 본 연구에서는 날개에 장착된 프로펠러의 위치가 변화하면서 발생하는 프로펠러-날개 상호작용이 날개의 공력 하중분포에 미치는 영향을 연구했다. 프로펠러-날개 상호작용이 날개에 미치는 영향을 해석하기 위해, 프로펠러에 의한 선회 유동을 Actuator Disk Theory를 사용하여 나타냈다. VSPAERO를 사용하여 날개에서 발생하는 공력을 계산했다. 본 연구방법을 사용하여 얻은 계산결과는 프로펠러-날개 모델을 사용한 풍동시험 자료와 비교·검증했다. 연구결과 프로펠러와 날개 사이의 거리가 날개의 공력특성에 미치는 영향은 크게 나타났다. 축방향 및 날개길이 방향의 거리 증가는 양항비를 증가시켰다. 프로펠러가 날개 상단에 위치할 경우 더 큰 양항비를 얻을 수 있었다.