패널법을 이용한 지면 및 장애물 효과가 단일 로터의 공력 및 후류 유동장 발달에 미치는 영향 분석
Ground and Obstacle Effects on the Aerodynamics and Wake Flow Field of an Isolated Rotor Blade using Panel Method
송찬호(경상국립대학교); 손상민(경상국립대학교); 이사랑(경상국립대학교); 명노신(경상국립대학교); 이학진(경상국립대학교)
53권 9호, 895~906쪽
초록
도심 항공 모빌리티는 도심의 교통혼잡을 해결할 새로운 방안으로 도심 지역 내 버티포트 혹은 빌딩 사이 등 다양한 장애물이 있는 환경에서 빈번하게 운용될 것으로 예상된다. 따라서, 안정적인 운용을 위해서는 로터와 장애물 사이의 공기역학적 상호작용을 분석하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 지면과 장애물이 있는 조건에서 단일 로터 블레이드의 공력 특성 분석 및 후류 거동을 모사하였다. 제자리 비행 조건에서 Lynx Tail Rotor 모델을 통해 와류법 기반의 In-house 해석자 검증을 수행하였다. 이후, Glasgow 대학의 실험 모델인 Large Rotor Rig를 이용하여 로터의 위치에 따른 비행 특성을 모사하였으며, 지면 및 장애물 효과에 대한 고찰을 수행하였다. 지면과의 거리가 가까울수록 유도 속도 감소로 인해 로터 블레이드의 추력이 지면 효과가 없는 경우에 비해 최대 10% 증가하였다. 반면, 장애물과의 거리가 가까울수록 지면과 장애물 사이에서 발생하는 재순환 영역의 세기가 강해져 국소적인 추력 손실이 발생하였다.
Abstract
Urban Air Mobility(UAM) has emerged as a promising solution to alleviate urban traffic congestion and is expected to operate frequently in complex environments with various obstacles, such as vertiports and buildings. In this study, the aerodynamic characteristics and wake behavior of an isolated rotor blade were investigated under ground and obstacle effect conditions. In-house vortex-based aerodynamic simulation code was validated using the Lynx tail rotor model under hovering conditions. The Large Rotor Rig experimental model developed by the University of Glasgow was utilized to simulate various rotor positions relative to the ground and obstacles. The results of parametric study showed that when the rotor was positioned closer to the ground, a reduction in induced velocity led to a thrust increase of up to 10% compared to out-of-ground-effect conditions. In contrast, when the rotor operated near obstacles, strong recirculating flow generated between the ground and the obstacle, resulting in thrust degradation.
- 발행기관:
- 한국항공우주학회
- 분류:
- 항공우주공학