This paper introduces the development procedure of paddle type small-scaled composite rotor blade for helicopter hingeless rotor system. Paddle type composite blade design was done by using CORDAS program developed by KARI and dynamic analysis for hingeless hub with blade is done by using FLIGHTLAB which is commercial software for helicopter comprehensive analysis. The procedure to manufacture complicated shape of paddle type blade tip was developed and composite blades were manufactured after establishing the effective curing method. Through this research, the development technology of composite rotor blade with complex aerodynamic shape were accumulated and these will be applied to the related research field, for example, full size composite blade development, etc.
This Paper contains the development procedure of Mach small-scaled composite rotor blade for helicopter articulated rotor system. This mach small-scaled composite blade design is conducted by using CORDAS program developed by KARI. The Dynamic analysis for an articulated rotor system with this blade is conducted by using FLIGHTLAB which is commercial software for helicopter analysis. Also the optimizing procedure of iterative design was described. The designed composite blades were manufactured after establishing the effective curing method. For small-scaled rotor test, strain gauges were embedded in composite blade spar to obtain bending & torsion strain value. To verify sectional properties of a blade, the bench test is accomplished. After comparing a designed data and tested data, Dynamic Calculation was repeated using tested data. Through this research, experiences of mach small-scaled composite blade development were accumulated and will be applied to the related research field.
To reduce the drag rise on the advancing helicopter rotor blade tips, the tip of the blade is modified to have sweep, anhedral and pretwist. The equations of motion of rotor blade with these tip angles were derived using Hamilton principle, programmed using FORTRAN and named as ARMDAS(Advanced Rotorcraft Multidisplinary Design and Analysis System). Rotating frequency analysis of rotor blades with swept tipe was performed that is necessary in conceptual and preliminary design phases of the helicopter design. Vibration analysis of non-rotating blades was also accomplished and compared with MSC/NASTRAN resutls for the basis of comparison with the vibration test data. The rotating frequency analysis of blades with an actual rotor blade data was also performed to verify coded program and to check the possibility of a resonance of an actual rotor blade at the specific rotating speed.
This paper describes a helicopter vibration induced by main rotor in forward flight. The hub loads in the fixed frame, which are dominant source of helicopter vibration, are obtained by multi-blade summation of rotating blades loadings. The components of 3/rev, 4/rev, and 5/rev blades loadings are transmitted by blades to 4/rev hub loads in the fixed frame. The vertical vibrations of helicopter at pilot seat and copilot seat are calculated through rigid body transfer functions considering airframe to be rigid body. The blades are assumed to be elastic and undergo the flap, lag, and torsion motion and free wake aerodynamic model is used to calculate the precise blade loadings in the analysis. The 4/rev vertical vibration responses are analyzed from rotating blade loadings and fixed hub loadings.
Purpose: The most important element of an agricultural helicopter is the rotor blade realizing lift force. In order to improve the performance of the rotor blades, two types (KA152313 and KB203611) of airfoils were designed and compared. Methods: The nose shape of the KB203611 airfoil was 'drooped' and 'sharp' compared to the leading edge of the KA152313 airfoil. The performance of the experimental airfoils was simulated using CFD-ACE program, and lifts were measured in situ using the 'AgroHeli-4G', a prototype helicopter. Results: Simulated lifts of the blade with the KA152313 airfoil showed proper values for a wide range of angles of attack between $14^{\circ}{\sim}18^{\circ}$, while the simulated lift of the KB203611 blade exhibited maximum values near $13^{\circ}{\sim}14^{\circ}$. In the lift measurements, the range of operable angles of attack was a collective pitch angle at the grip (GP) of $12^{\circ}{\sim}18^{\circ}$ for the KA152313 blade. On the other hand, the range of angles of attack for the KB203611 blade was a GP of $12^{\circ}{\sim}14^{\circ}$. Conclusions: The blade of KA152313 performed well over a wide range of AoAs and the blade of KB203611 performed better at low AoAs. In this study, a variative airfoil blade, gradually emerging from grip to tip using the two different airfoils, was suggested.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제7권1호
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pp.54-64
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2006
To augment weakly damped lag mode stability of a hingeless helicopter rotor blade in hover, piezoelectric shunt with a resistor and an inductor circuits for passive damping has been studied. A shunted piezoceramics bonded to a flexure of rotor blade converts mechanical strain energy to electrical charge energy which is dissipated through the resistor in the R-L series shunt circuit. Because the fundamental lag mode frequency of a soft-in-plane hingeless helicopter rotor blade is generally about 0.7/rev, the design frequency of the blade system with flexure sets to be so. Experimentally, the measured lag mode frequency is 0.7227/rev under the short circuit condition. Therefore the suppression mode of this passive damping vibration absorber is adjusted to 0.7227/rev. As a result of damping enhancement using passive control, the passive damper which consists of a piezoelectric material and shunt circuits has a stabilizing effect on inherently weakly damped lag mode of the rotor blades, at the optimum tuning and resistor condition.
Whirl tower test is conducted basically during helicopter rotor system development process. And for whirl tower test of rotor hub system, new design blade or existing blade which is remodeled for new rotor hub system is used. Because of simple shape and efficient aerodynamic characteristic, BO-105 helicopter blade is used for helicopter rotor hub development project widely. Originally BO-105 blade is used for hingeless hub system and blade root is used to flexure. So flap stiffness and lag stiffness at blade root area is relatively low compare with airfoil area. So, in order to apply the BO-105 blade to bearingless hub, blade root area have to be reinforced. And in this process, blade root area's section property is changed. In this paper, we suggest reinforcement method of BO-105 blade root area and study dynamic characteristic of bearingless rotor system with reinforcement BO-105 blade.
로터 블레이드는 허브를 통해 전달된 토크와 조종장치를 이용한 피치각 제어를 통해 헬리콥터 비행에 필요한 양력, 추력 및 기동력을 발생시킬 수 있는 핵심 구성품이며, 구조적인 안전성과 함께 공진의 위험성이 없도록 진동 특성을 고려하여 설계되어야 한다. 본 연구에서는 다목적 무인 헬리콥터(Multi-Purpose Utility Helicopter)에 적용하기 위한 주로터 블레이드의 구조 설계를 수행하였으며, 제작된 블레이드의 단면 강성 측정 시험을 수행하였다. 이후 측정된 강성 분포를 반영하여 로터 시스템의 진동특성에 대한 평가를 수행하였다. 로터 블레이드 내부는 스킨, 스파 및 토션박스로 구성되며, 탄소 및 유리 섬유 복합소재를 적용하였다. 블레이드 단면 강성 예측을 위해 Ksec2D 프로그램을 활용하였으며, 실험을 통해 측정된 값과 비교한 결과를 제시하였다. 로터 시스템의 회전으로 인한 고유진동수 변화 및 공진 위험 여부를 확인하기 위해 회전익 항공기의 통합 해석 프로그램인 CAMRADII를 활용하였다.
This paper describes the design, analysis and manufacture procedure of the composite blade for hingeless rotor system of unmanned helicopters. Helicopter rotor system is the key structural unit that produces thrust and control forces for intended flight conditions. In this work, a hingeless rotor system is adopted, and base on the design requirements for rotor system, composite blade section design and calculation of material properties were performed. In order to avoid the unstable state such as resonance, vibration characteristics of rotor system were analyzed. Finally, this paper describes simply the forming and manufacture of composite blade.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제12권2호
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pp.190-199
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2011
Unsteady flow simulations of complete helicopter configurations were conducted, and the flow fields and the aerodynamic interferences between the main rotor, fuselage, and tail rotor were investigated. For these simulations, a three-dimensional flow solver based on unstructured meshes was used, coupled with an overset mesh technique to handle relative motion among those components. To validate the flow solver, calculations were made for a UH-60A complete helicopter configuration at high-speed and low-speed forward flight conditions, and the unsteady airloads on the main rotor blade were compared to available flight test data and other calculated results. The results showed that the fuselage changed the rotor inflow distribution in the main rotor blade airloads. Such unsteady vibratory airloads were produced on the fuselage, which were nearly in-phase with the blade passage over the fuselage. The flow solver was then applied to the simulation of a generic complete helicopter configuration at various flight conditions, and the results were compared with those of the CAMRAD-II comprehensive analysis code. It was found that the main rotor blades strongly interact with a pair of disk-vortices at the outer edge of the rotor disk plane, which leads to high pulse airloads on the blade, and these airloads behave differently depending on the specific flight condition.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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