This work presents a numerical investigation of the aerodynamics and aero acoustics of the HVAB rotor in hover conditions. Two fully turbulent models are employed, the one-equation Spalart-Allmaras model and the two-equation k-ω SST model. Transition effects are investigated as well using the Langtry-Menter γ-Re θt transition transport model. The noise generation and propagation are being investigated using the Ffows-Williams Hawking model for far-field noise and the broadband model for near-field noise. Comparisons with other numerical solvers and with the PSP rotor test data are presented. The results are presented in terms of thrust and power coefficients, the figure of merit, surface pressure distribution, and Sound pressure level. Velocity, pressure, and vortex structures generated by the rotor are also shown in this work. In addition, this work investigates the contribution of different blade regions to the overall noise levels and emphasizes the importance of considering specific areas for future improvements.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.41
no.3
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pp.173-184
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2013
A multi-level design optimization framework for aerodynamic design of rotary wing such as propeller and helicopter rotor blades is presented in this study. Strategy of the proposed framework is to enhance aerodynamic performance by sequentially applying the planform and sectional design optimization. In the first level of a planform design, we used a genetic algorithm and blade element momentum theory (BEMT) based on two-dimensional aerodynamic database to find optimal planform variables. After an initial planform design, local flow conditions of blade sections are analyzed using high-fidelity CFD methods. During the next level, a sectional design optimization is conducted using two dimensional Navier-Stokes analysis and a gradient based optimization algorithm. When optimal airfoil shape is determined at the several spanwise locations, a planform design is performed again. Through this iterative design process, not only an optimal flow condition but also an optimal shape of an EAV propeller blade is obtained. To validate the optimized propeller-blade design, it is tested in wind-tunnel facility with different flow conditions. An efficiency, which is slightly less than the expected improvement of 7% predicted by our proposed design framework but is still satisfactory to enhance the aerodynamic performance of EAV system.
This paper described performance test of 1st prototype "Tail-Fan" system. KARI(Korea Aerospace Research Institute) developed "Tail-Fan" system as a kind of helicopter anti-torque system(ATS) and designed ATS performance test-rig for Tail-Fan system performance test. For Tail-Fan system performance tests, firstly, test-rig operation tests were carried out for verification of design specifications. And natural frequencies of fan blade and test-rig were measured respectively. To find the operation rotating speed for performance tests, vibration tests using accelerometers on tail gear box(TGB) were carried out. Through the fanplot and vibration test results, rotational speed for Tail-Fan performance test to avoid a resonance were found and performance tests were carried out in flight conditions. We analyzed test data by non-dimensionalization. Through this results, 1st prototype "Tail-Fan" system was satisfied with design requirements.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.41
no.10
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pp.761-769
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2013
Effects of helicopter wakes on helicopter aerodynamics are serious, but the wake configuration is very complicated and hard to predict. The purpose of this study is the detailed observation of wake using numerical methods. Vortex lattice method and freewake method are used to track the vortices in the wake. In this paper, the wake configuration is observed during hovering flight. In the case of hovering flight at the moderate thrust level, besides tip vortex, counter-rotating vortex can be observed at the inboard part of blade. When the vortices move downward, tip vortex and counter-rotating vortex get close and influence to each other. Therefore, vortices are highly distorted due to their own instability.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.37
no.8
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pp.1007-1013
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2013
This study aims to analyze the aerodynamics when the geometry of the turbine rotor is modified. The turbine used in this study is a small engine used in the APU of a helicopter. It is difficult to improve the performance of small engines owing to the structural weakness of the blade tip. Therefore, the improvement of the hub geometry is investigated in many ways. The working fluid of a turbine is a high-temperature and high-pressure gas. The heat transfer rate of the turbine surface should be considered to avoid the destruction of blade owing to the heat load. The SST turbulence model gives an excellent prediction of the aerodynamic behavior and heat transfer characteristics when the numerical simulations are compared with the experimental results. In conclusion, the aerodynamic efficiency is improved when a bulbous design is applied to the leading edge near the hub. The endwall loss is reduced by 15%.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.38
no.12
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pp.1162-1169
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2010
The dynamic balancing of a rotor system is needed to alleviate the imbalances originating from various sources encountered during blade manufacturing processes and environmental factors. This work aims at developing a comprehensive analysis system which consists of cumulative module of test D/B and selection of optimal control parameters. This system can be used for the dynamic balancing of helicopter rotors based on tracking results from the whirl tower test. For simplicity of the analysis, a linear relation is assumed between the balancing input parameters and the blade track responses leading to influence coefficients and thereby the rotor system identification is made. In addition, the balancing parameters of the individual blades are sought using the genetic algorithm and the effectiveness of the proposed method is demonstrated in comparison with the test results.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.36
no.10
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pp.1275-1282
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2012
Helicopter rotor systems are dynamically loaded structures with many composite components such as the main and the tail rotor blades. The fatigue properties of composite materials are extremely important to design durable and reliable helicopter rotor blades. The safe-life methodology has generally been used in the helicopter industry to substantiate dynamically loaded composite components. However, it cannot be used to evaluate the strength reducing effects of flaws and defects that may occur during manufacturing and operational usage. The damage tolerance methodology provides a proper means to overcome this shortcoming; however, it is difficult to economically apply it to every composite component. The flaw tolerant methodology is an equivalent option to the damage tolerance methodology for civil and military rotorcraft. In this study, the flaw tolerant safe-life evaluation is described and illustrated by means of successful application to substantiate the retirement time of composite rotor blades.
Park, Young-Min;Kim, Yu-Shin;Chung, Jin-Deog;Lee, Jang-Yeon
Aerospace Engineering and Technology
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v.3
no.2
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pp.248-255
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2004
In this study, aerodynamic shape design of airfoils was performed by using RSM(response surface method) and two-dimensional Navier-Stokes solver. Numerical experiment points were determined by D-optimal method and quadratic response surfaces were constructed by using JMP. For the validations of design method, NACA 64621 airfoil was inversely designed to have aerodynamic characteristics of Bell airfoil. The design method was applied to the aerodynamic design of both smart UAV wing airfoil and low Reynolds rotor-blade airfoil for unmanned helicopter. The optimized airfoils showed improved performance with various constraint conditions.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.7
no.4
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pp.19-26
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2003
In this paper, the result of the conceptual study of a tipjet driven propulsion system is presented. The concept of a tipjet driven propulsion system is to employ tipjet as power source to drive a rotor Because the vehicle is supposed to takeoff and land vertically, a rotor system, which has tipjet nozzles, is adopted to fly like a helicopter. Exhaust gas, which is generated by an engine, Passes through an internal duct system and divided into four blade ducts. The design code is consists of two parts, engine model and internal duct model. Inside a rotating duct, compressible flow is affected by two additional force terms, centrifugal force and coriolis force and they govern the performance in rotary mode, The intention of this paper is to address the issues associated with sizing and optimizing configurations of a tipjet driven propulsion system especially in rotary wing mode.
This paper presents the development of a control architecture for the autonomous underwater vehicle (AUV) with VARIVEC (variable vector) propeller. Moreover this paper also describes the new technique of controlling the servomotors using the Field Programmable Gate Array (FPGA). The AUVs are being currently used fur various work assignments. For the daily measuring task, conventional AUV are too large and too heavy. A small AUV will be necessary for efficient exploration and investigation of a wide range of a sea. AUVs are in the phase of research and development at present and there are still many problems to be solved such as power resources and underwater data transmission. Further, another important task is to make them smaller and lighter for excellent maneuverability and low power. Our goal is to develop a compact and light AUV having the intelligent capabilities. We employed the VARIVEC propeller system utilizing the radio control helicopter elements, which are swash plate and DC servomotors. The VARIVEC propeller can generate six components including thrust, lateral force and moment by changing periodically the blade angle of the propeller during one revolution. It is possible to reduce the number of propellers, mechanism and hence power sources. Our control tests were carried out in an anechoic tank which suppress the reflecting effects of the wall surface. We tested the developed AUV with required performance. Experimental results indicate the effectiveness of our approach. Control of VARIVEC propeller was realized without any difficulty.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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