• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제18권1호
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• pp.154-164
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• 2017

This work conducts a validation study for the XH-59A helicopter using a rigid coaxial rotor system in order to establish the techniques of the conceptual design and performance analysis for the lift-offset compound rotorcraft. As a tool for conceptual design and performance analysis, NDARC (NASA Design and Analysis of Rotorcraft) is used for the present study. An assumed mission profile is considered for the conceptual design of the XH-59A. As a validation result of the design, the dimensions and weight of the XH-59A are appropriately designed when compared to the target values since the relative error is less than 0.5%. Then, performance analyses are conducted for the designed XH-59A model with and without auxiliary propulsion in hover and forward flight conditions. The present analyses show good validity since the prediction results compare well with both the flight test and previous analyses. Therefore, the techniques for the conceptual design and performance analysis of the lift-offset compound helicopter are overall considered to be appropriately established. In addition, this study investigates the influence of the lift-offset on the rotor effective lift-to-drag ratio of the XH-59A helicopter with auxiliary propulsion. As a result, the improvement of the rotor effective lift-to-drag ratio can be obtained by appropriately increasing the lift-offset in high-speed flight.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제18권4호
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• pp.641-650
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• 2017

In order to include the design capability for a compound rotorcraft in a helicopter conceptual design and optimization framework, relevant further improvement was planned and conducted. Previously, a certain conceptual design optimization framework was developed by the present authors to design a modern rotorcraft with single main and tail rotor. The previously developed framework was further improved to expand its capability for a compound rotorcraft. Specifically, its power estimation algorithm was upgraded by using a comprehensive rotorcraft analysis program, CAMRAD II. The presently improved conceptual design and optimization framework was validated using data of the XH-59A aircraft.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권11호
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• pp.978-983
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• 2015

복합 자이로플레인의 최대 비행 속도 설정 및 부족한 양력을 보조하는 고정익의 사이징에 관한 연구를 수행하였다. BO-105 헬리콥터의 로터 시스템과 엔진을 사용하는 복합 자이로플레인의 성능을 BO-105 헬리콥터와 비교하였다. 로터의 공력특성과 양력분담률을 고려하여 고정익의 익면적을 계산하고 BO-105 동체와 유선형 동체의 형상에 따른 전진 비행 성능 변화를 관찰하였다. 해석 결과 자동회전이 가능한 속도 범위에서 로터는 자동회전으로 1/2의 양력 분담이 가능하고 나머지 절반의 양력을 담당하는 날개를 유선형의 동체에 부착할 경우 유해동력을 최소로 줄일 수 있으며 따라서 복합 자이로플레인 방식으로 비행할 때 헬리콥터보다 높은 속도로 전진 비행할 수 있을 것으로 예측되었다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제2권3호
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• pp.1-6
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• 2008

The tilt rotor aircraft has the flight characteristics which takes off vertically like a helicopter and flies forward like an airplane. Especially, the transition process from a helicopter to an airplane mode requires not only the mixing of control inputs but also the stability and controllability augmentation system(SCAS) in order to keep the safe flight because there are compound flight dynamic characteristics of a helicopter and an airplane including non-linearity, uncertainty. This paper describes the design of SCAS in a lateral motion for the tilt rotor aircraft based on the $H_{\infty}$ control method, which was performed from mathematical model with weighting matrix based on the relationship between the $H_{\infty}$ norm and the sensitivity function. Through simulation analysis for the controller designed on the $H_{\infty}$ control theory, it was shown that this method may be applied to the control design of the tilt rotor aircraft.

• 한국항공운항학회지
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• 제22권3호
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• pp.60-67
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• 2014

Technical history of VTOL aircraft is examined from the early helicopter appearance to recent experimental rotorcraft in order to distinguish the core issues of those aircraft. Performance and technological challenges of some VTOL aircraft such as tilt rotor, convertiplane, gyroplane, and coaxial helicopter are discussed. As a new generation high performance rotorcraft, Sikorsky X2 is intensively investigated. Considering the developmental history of X2, the autorotational ability at high speed is recognized as a core technology. Analytic method of autorotation and some results are shown and presents research subjects related to the future Korean high performance rotorcraft.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권1호
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• pp.12-22
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• 2012

샤프트각이 감소하며 비행 속도가 증가하는 자동회전 상태의 로터에 대한 성능 변화를 해석하였다. BO-105 헬리콥터의 로터에 비틀림이 없는 NACA 0012 단면을 가지는 깃을 해석하였고 변수에 대한 자동회전의 영역을 구하기 위해 과도모사법(TSM)이 사용되었다. 고속 비행에서 압축성 효과를 모사하기 위해 압축성 Navier-Stokes 솔버로 해석된 2차원 공력 데이터가 사용되었으며 유도 속도장을 모사하기 위해 Pitt/Peters의 유도속도 이론이 사용되었다. TSM으로 구해진 정상 자동회전 상태에 대하여 추력계수와 양력계수, 양항비를 계산하였으며 로터의 양력과 동력을 구하여 BO-105 헬리콥터와 비교하였다. 복합 항공기의 개념을 도입할 때 자동회전하는 로터와 날개의 양력 및 동력 분담률을 고찰하였다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제23권4호
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• pp.311-318
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• 2020

This study investigates the performance and blade airloads for a rigid coaxial rotor of high-speed compound unmanned rotorcrafts. The present compound unmanned rotorcraft uses not only a rigid coaxial rotor, but also wings and propellers for high-speed flights. For the rigid coaxial rotor in this work, CAMRAD II, a rotorcraft comprehensive analysis code, is used to study the performance at a flight speed of up to 250 knots and blade section lift forces at 230 knots. As the flight speed increases, the rotor power decreases; however, the power of propellers increases to overcome the drag force of a rotorcraft in high-speed flight. The effective lift-to-drag ratio of a rotor has the maximum value of about 11.6 which is much higher than the value of the conventional helicopter. The blade section lift forces of the upper and lower rotors at 230 knots show the similar variation trends for one rotor revolution, and the impulses because of the aerodynamic interaction between both rotors are observed.

• 박물관보존과학
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• 제29권
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• pp.133-152
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• 2023

야외에 위치한 대형 군사문화유산의 장기적 보존을 위해 선행연구를 참고하여 과거에 이루어진 도료를 통한 도장 기술의 역사를 살펴보았으며, 전쟁기념관 소장 H-13 헬기의 분석 결과와 비교하였다. 선행연구에서 제2차 세계대전에 참여하여 지상에서 발굴된 난파기 3점에서 샘플을 수집해 분석한 결과, 항공기의 각 샘플에서 크롬의 다양한 화학적인 상태의 특성이 보호 코팅에 대한 역할 수행을 확인할 수 있었다. 약 80년이 지나 도료층의 변질과 자연환경에 장기간 노출되었는데도, 이 화합물은 1940년도 초에 부식 억제 안료로서 테스트 되었으며, 수분에 저항력을 갖는 훌륭한 억제력을 제공했다. 이런 이유로 항공 산업에서 알루미늄 합금의 부식 억제제로 널리 사용되었다. 즉 부식을 방지하기 위해 가장 널리 사용되는 재료는 크롬산염을 함유한 유기 프라이머였다. 본 연구에서 6·25전쟁에 운용되었던 H-13 헬기의 도료분석을 토대로 두 번째 층인 프라이머가 산화크롬(Cr₂O₃)을 포함하고 있음을 보여준다. 또한 적색의 사산화삼납(Pb₃O₄)을 전색제에 녹여 사용한 것으로 추정된다. 이를 선행연구와 비교한 결과 크롬산염이 제공하는 부식 방지 기능이 여전히 유효한지 여부를 명확히하는 데 도움이 될 수 있다. 적외선 분광분석 결과는 알키드 수지(Alkyd Resin)의 도료가 사용되었다. 향후 보다 다양한 유물과의 비교를 통해 합금을 부식으로부터 보호하기 위한 도료의 제작 기술 변화를 해석할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권6호
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• pp.452-463
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• 2018

Tip-jet gyroplane은 제자리 비행 시 tip-jet의 반발력을 이용하여 로터의 회전력을 얻고, 전진 비행 시 오토자이로 형태로 비행하는 복합형 회전익기의 한 종류이다. Tip-jet gyroplane의 적절한 성능해석과 개념 설계 단계의 사이징을 수행하기 위해서는 tip-jet 모드, gyroplane 모드, transient 모드를 모두 고려할 수 있는 설계 및 해석 기법이 필요하다. 본 연구에서는 이 세 가지 비행 모드 성능해석과 기체 사이징을 수행할 수 있는 코드를 개발하였다. 해석 기법은 tip-jet gyroplane 비행 모드를 이루고 있는 해석 코드 별로 각각 실험값과 비교 검증되었다. 개발된 코드를 이용하여 300km 혹은 400km의 임무 운용반경에서 150knots의 고속 비행을 수행하는 2가지 임무형상에 대해 초기사이징을 수행하였고, 초기 사이징 결과로 설계된 3,000lb 급 tip-jet gyroplane의 형상 및 성능을 분석하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권2호
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• pp.95-105
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• 2018

차세대 회전익기 개발에서 고속화는 중요한 과제이며, 선행 연구들을 통해 덕트 팬을 가지는 비행체는 고속화 실현 가능성이 높은 형상으로 평가된다. 본 연구에서는 다중 덕트 팬 비행체의 전진 비행시의 유동 특성 및 공력 성능 분석을 위한 전산해석을 수행하였다. 전방 팬의 공력 성능은 자유류 유동과 팬 유입류에 의해 결정되는 반면, 후방 팬의 성능은 전방 팬에서 발생한 유동에 지배적인 영향을 받음을 확인하였다. 전진 속도가 증가하며 전방 팬 입구에서의 유동 박리는 후방 팬보다 먼저 발생하며, 덕트 입구 박리는 팬 추력의 증가를 유도한다. 두 덕트 팬 간의 상호 작용으로 인해 후방 팬에는 상대적으로 정렬된 유동이 유입되므로 박리 이전까지 추력이 꾸준히 감소하고, 전/후방 팬의 추력의 급격한 변화는 동시에 발생한다. 전진 속도에 따라 전체 비행체의 수직력은 감소하였다. 이는 팬 후류에 의한 동체 아랫면 압력 저하가 주요 원인으로 분석되었다.