본 연구에서는 단일로터-꼬리로터 형상의 일반 헬리콥터에 대한 개념설계 및 성능해석 기법을 정립하고자 회전익 항공기 개념설계 및 성능해석 코드인 NDARC을 이용하여 UH-60A 헬리콥터에 대한 개념설계 및 성능해석을 수행하였다. 적절히 가정한 임무 형상을 이용하여 UH-60A 헬리콥터의 개념설계를 수행한 뒤 설계 목표 값과의 비교를 통하여 UH-60A 헬리콥터의 형상 및 중량을 적절히 설계할 수 있음을 확인하였다. 더불어, 본 연구로부터 설계된 UH-60A 헬리콥터 모델을 이용하여 다양한 비행 조건에서의 성능해석을 수행한 뒤, 본 연구의 해석 결과를 UH-60A의 성능 시험 및 선행 연구의 해석 결과와 비교하여 본 연구 결과의 타당성을 검증하였다. 그 결과, 단일로터-꼬리로터 형상의 일반 회전익 항공기의 개념설계 및 성능해석 기법을 적절히 정립하였음을 확인하였다.
능동 진동 제어 시스템(Active vibration control system, AVCS)을 이용하여 헬리콥터 기체의 능동 진동 제어 시 우수한 진동 제어 성능을 얻기 위하여서는 진동 상쇄 하중 발생기의 개수, 위치 및 하중 방향의 조합의 최적화가 중요하다. 따라서 고려 가능한 모든 하중 발생기의 조합에 대하여 헬리콥터 기체에 대한 AVCS의 진동 제어 성능을 조사하기 위해 Exhaustive 시험 기법을 적용한 AVCS 프레임워크를 구축하였다. 로터 진동 하중 해석, 기체 진동 응답 해석 및 AVCS 시뮬레이션 연구를 수행하기 위해 DYMORE II, MSC.NASTRAN 및 MATLAB Simulink 등 다양한 프로그램을 사용하였다. 이를 이용하여 비행 속도 158 knots의 UH-60A 헬리콥터에 대한 AVCS 적용을 위한 CRFG 조합을 최적화하였다. 최적의 CRFG 조합이 적용된 AVCS를 통해 UH-60A 헬리콥터의 4P 기체 진동 응답을 능동 제어한 결과, 기체의 주요 위치에서 4P 기체 진동 응답이 19.35~98.07%만큼 감소될 수 있었다.
The present paper describes the results of performance analysis for UH-60A rotor blade in hover. For the numerical simulations, commercial CFD software, FLUENT was used with Spalart-Allmaras turbulence model. The flow solver was based on node based scheme and second order spatial accuracy options was used for simulations. For the enhancement of wake capturing capability, high resolution grid was used around tip vortex region. Granting that somewhat over prediction of thrust was observed near blade tip region, performance was well correlated with experimental data within 3% accuracy in the operating region. Finally it was shown that the present flow solver can be used for preliminary performance analysis tool for hovering helicopter rotor blades.
This Paper addresses what amount of whole-body vibration is exposed to Korean pilots of UH60 helicopters during their mission flight. To measure the expose4 whole-body vibration, the 12-axis whole-body vibration measurement system was used. It enables the direct measurement of whole-body vibration exposed from the body contact area consisting of the feet, hip and back. The measured 12-axis vibration signals were used to evaluate the vibration comfort level experienced by the pilots of UH60 helicopters. The evaluated vibration comfort level is found to be closeto 0.74-0.79m/s, which is equivalent to the semantic scale of 'fairly uncomfortable'. To assess the health effects of whole-body vibration exposed to Korean pilots of UH60 helicopters during their mission flight, the rms-based and VDV(vibration dose value)-based evaluation schemes, recommended by ISO 2631-1:1977, were exploited in this work. The evaluated results indicate that Korean pilots cannot avoid the fatigue-decreased proficiency limit after two-hour continuous flight. The whole-body vibration level exposed from the UH60 helicopters during continuous 10-hours mission flight is found to reach to the vibration exposure limit.
대표적인 기동 헬리콥터인 UH-60A의 기체 진동응답을 감소시키고자 능동 진동 제어 시스템(Active Vibration Control System, AVCS)을 이용한 시뮬레이션 연구를 수행하였다. 로터 진동 하중, 기체 구조 동역학 모델링, 진동응답 해석 및 진동 제어 시뮬레이션 연구를 수행하기 위하여 DYMORE II, NDARC, MSC.NASTRAN 및 MATLAB Simulink 등의 다양한 해석, 설계 및 제어 프로그램들을 함께 사용하였다. 5개의 CRFG와 7개의 가속도계로 이루어진 Multi Input Multi Output(MIMO) 모델을 AVCS 시뮬레이션 연구에 이용하였다. 본 시뮬레이션 연구를 통하여 진동이 극심한 158knots의 비행속도에서 UH-60A의 주요 위치(조종석, 로터와 기체의 접합부, 중앙 승객실 및 후방 승객실) 위치에서 AVCS의 사용으로 인하여 4/rev 기체 진동응답이 25.14~96.05%만큼 감소될 수 있었다.
This paper addresses what amount of whole-body vibration is exposed to pilots of UH60 helicopters during flight. To measure the whole-body exposed from the feet and seat, the 12-axis vibration measurement system was used. It enables simultaneous measurement of vibration exposure from the body contact area of the feet, hip and back. The measured 12-axis vibration signals are exploited to the comfort level of UH60 helicopters during flight. It is shown that the evaluated ride value is close to $0.74{\sim}0.79m/s^2$ and that it is equivalent to the semantic scale of 'fairly uncomfortable'. To assess the health effects of whole-body vibration exposed to pilots of UH60 helicopters during their flight, the rms-based and VDV(vibration dose value)-based evaluation results of measured four-axis vibration signals are shown in this work. The fatigue-decreased proficiency limit, whose level is half of the exposure limit, is expected to come after the two-hour flight. The exposure limit is shown to reach after the 10-hour flight.
The present paper describes the results of performance analysis for UH-60A rotor blade in hover. For the numerical simulations, commercial CFD software, FLUENT was used with Spalart-Allmaras turbulence model. The flow solver was based on node based scheme and second order spatial accuracy options was used for simulations. For the enhancement of wake capturing capability, high resolution grid was used around tip vortex region. Granting that somewhat over-prediction of thrust was observed near blade tip region, performance was well correlated with experimental data within 3% accuracy in the operating region. Finally it was shown that the present flow solver can be used as a preliminary performance analysis tool for hovering helicopter rotor blades.
The helicopter development technology is improved by the increasing of computing power and advanced test facilities. The increasing efficiency of fuel consuming by the developing of improved lift-to-drag rotor system is the major issue, the noise reduction for ecology(civil area) and increase of survivability to reduce noise detection(battlefield) also are important. This investigation shows the helicopter external noise flight test methods, conventional military helicopter's(UH-60) experimental results and the numerical modeling method for aero-acoustic of rotor blade and the result of CAA(Computational Aero-Acoustic) for main rotor blade.
시코르스키에서 미 육군의 욕에 맞춰 개발한 UH-60 블랙호크는 군용헬기로는 근래에 보기드문 대 성공을 거두었다. 전 세계적으로 2600대 이상이 생산되어 운용되고 있는 것. 시코르스키가 군용헬기의 베스트셀러 UH-60 블랙호크를 수출하기 위해 선보인 것이 바로 민수용 S-70 인터내셔널 블랙호크다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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