A Duct surrounding a fan is known to reduce the tip loss and increase the fan performance efficiency. It also reduces the fan noise drastically. Ducted fan, therefore, has been focused to be a promising candidate for high efficient propulsion system. In this study, a small plane having ducted fan which can be tilted for vertical take-off and landing, is analyzed by CFD and its aerodynamic characteristics are compared. Ductef fan aircraft has small range of angle of attack for mininum drag and duct design should be focused for efficient ducted fan aircraft.
Jo, Hana;Choi, Seongman;Park, Kyungsu;Yang, Gyaebyung
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.21
no.6
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pp.83-90
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2017
Performance analysis of the turboshaft engines for combined rotorcraft was executed. A tip jet and a ducted fan aircraft were selected for combined rotorcraft application. Gasturb 12 software was used for turboshaft engine performance analysis. In the results, maximum required power for the tip jet engine is about 1,600 hp class and maximum required power for the ducted fan engine is about 1,000 hp class at the required aircraft mission. This is due to the additional power of the auxiliary compressor to get a bleed air mass flow rate for the tip jet operation. At the same time, fuel consumption of the tip jet aircraft is 2.8 times larger than ducted fan case. Therefore ducted fan type aircraft is more efficient than tip jet aircraft in terms of fuel economy.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.50
no.10
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pp.677-690
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2022
By using an actuator disk method based flow solver, aerodynamic analysis is carried out for a dual ducted fan aircraft, which is one of the VTOL compound aircrafts, and its associated ground effect is analyzed. The characteristics and accuracy of the solver for ground effect analysis is evaluated through a comparison with the results obtained from the sliding mesh technique. The aerodynamic performance and flow field characteristics with respect to the distance from the ground are analyzed. As the ground distance decreases, the fan thrust increases, but the deterioration of total normal force and hovering flight efficiency is identified owing to the decrease in the vertical force of the duct, fuselage, and wing. By examining the flow field in the bottom of the fuselage, the ground vortices and fountain flow generated by the interaction of the fan wake and ground are identified, and their influence on the aerodynamic performance is analyzed. The strength and characteristics of outwash with respect to the ground distance and azimuth direction are analyzed through comparison/examination of velocity profile. Influence of the ground effect with respect to collective pitch angle is also identified.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2002.05a
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pp.1010-1015
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2002
Over the last few decades, noise has played a major role in the development of aircraft engines. The dominant noise is generated by the wake interactions of fan and downstream stator. Engine inlet and exhaust ducts are being fitted with liner materials that aid in damping fan related noise. In this paper, the radiation of duct internal noise from duct open ends with liners is studies via numerical methods. The linearized Euler's equations in generalized curvilinear coordinates are solved by the DRP scheme. The far field sound pressure levels are computed by the Kirchhoff integration method. Through comparison of sound directivity from bell-mouth duct with and without liners, it is shown that radiation from engine inlet is affected by liner effects or a soft wall boundary condition.
Lee, Sang Gon;Ko, Bo Sung;Ahn, Seong Ho;Hwang, Ho Yon
Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics
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v.29
no.3
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pp.52-65
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2021
A large amount of time and cost is consumed due to congestions caused by an increasing number of cars which results in a lot of emissions. To overcome these problems, a new electric vertical takeoff and landing (eVTOL) aircraft is being considered. Since vertical take off and landing without a separate runway is realized and electricity is used as a power source, it could solve the saturated ground traffic congestions without emissions. In this paper, the initial sizing was performed based on the Nexus 6HX of Belltextron which is a tilt-ducted fan type. In this study, the electric propulsion system that only uses battery was implemented instead of current Nexus 6HX hybrid electric propulsion. Aerodynamic analyses were performed using OpenVSP and XFLR5. Power-to-weight ratio, wing loading, estimated weight were calculated with these analyses.
This paper deals with the early development of the Anuloid, an innovative disk-shaped VTOL aircraft. The Anuloid concept is based on the following three main features: the use of a ducted fan powered by a turboshaft for the lift production to take-off and fly; the Coanda effect that is developed through the circular internal duct and the bottom portion of the aircraft to provide further lift and control capabilities; the adoption of a system of ducted fixed and swiveling radial and circumferential vanes for the anti-torque mechanism and the flight control. The early studies have been focused on the CFD analysis of the Coanda effect and of the control vanes; the flyability analysis of the aircraft in terms of static performances and static and dynamic stability; the preliminary structural design of the aircraft. The results show that the Coanda effect is stable in most of the flight phases, vertical flight has satisfactory flyability qualities, whereas horizontal flight shows dynamic instability, requiring the development of an automatic control system.
This research illustrates how the simulation environment for operating the simultaneous man/unmanned aerial vehicle teaming is constructed. X-Plane program, HILS for the ducted fan aircraft (unmanned) and CTLS (manned aircraft) with communication devices are interfaced to simulate the basic co-operational flight. The X-plane and HILS can allow operators to experience the maned and unmanned aircraft operation in the airspace on the ground in turn they can perform various simulated missions in advance before the actual flight. For the test purpose, the data link between man/unmanned aircraft and ground control station is examined using C Band and UHF radio channels by the manned aircraft.
This paper presents the main outcomes of the preliminary development of the Anuloid, an innovative disk-shaped VTOL aircraft. The Anuloid has three main features: lift is provided by a ducted fan powered by a turboshaft; control capabilities and anti-torque are due to a system of fixed and movable surfaces that are placed in the circular internal duct and the bottom portion of the aircraft; the Coanda effect is exploited to enable the control capabilities of such surfaces. In this paper, results from CFD analyses and wind tunnel tests are presented. Horizontal and vertical flights were considered, including accelerated flight. Particular attention was paid to the experimental analysis of the Coanda effect via a reduced scale 3D printed model. The results suggest that the Coanda effect is continuously present at the lower surface of the Anuloid and may be exploited for the control of the aircraft. Also, very complex 3D flows may develop around the aircraft.
This paper presents the main outcomes of the preliminary development of the Anuloid, an innovative disk-shaped VTOL aircraft. The Anuloid has three main features: lift is provided by a ducted fan powered by a turboshaft; control capabilities and anti-torque are due to a system of fixed and movable surfaces that are placed in the circular internal duct and the bottom portion of the aircraft; the Coanda effect is exploited to enable the control capabilities of such surfaces. In this paper, results from flight mechanics are presented. The vertical flight dynamics were found to be desirable. In contrast, the horizontal flight dynamics of the aircraft shows both dynamic instability, and more importantly, insufficient pitch and roll control authority. Some recommendations and guidelines are then given aimed at the alleviation of such problems.
Kim, Dong-Hyeon;Jo, Jae-Hyeon;Kim, Yun-Gon;Lee, Hakjin;Myong, Rho-Shin
Journal of Aerospace System Engineering
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v.16
no.3
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pp.23-34
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2022
Cities around the world are increasing their demand for Urban Air Mobility (UAM) aircraft due to traffic congestion with population concentration. Aircraft with various shapes depending on fixed-wing and propulsion systems, are being prepared for commercialization. Airworthiness certification is required as it is a manned transportation vehicle that flies in the city center and transports people on board. UAM aircraft are vulnerable to lightning and HIRF environments due to the increasing use of composite materials, the use of electric motors, and use of electronic equipment. Currently, the development of certification technology, guidelines, and requirements in lightning and HIRF environments for UAM aircraft is incomplete. In this study, the certification procedures for lightning and HIRF indirect impacts of rotorcraft shown in AC 20-136B and AC 20-158A issued by the Federal Aviation Administration (FAA), were verified and applied to the computerized simulation of UAM aircraft. The impact of lightning and HIRF on ducted fan UAM aircraft was analyzed through computerized simulation, and the basis for establishing practical guidelines for certification of UAM aircraft to be operated in the future is presented.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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