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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 정성남
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 건국대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수8
이 논문의 연구 히스토리 (3)
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본 논문에서는 회전익 로터의 진동과 소음을 억제시키고 성능을 개선시키기 위해 전역 탐색 기반의 최적화 알고리즘을 이용하여 능동 비틀림 제어 기법의 최적 제어 입력을 탐색하는 연구를 수행하였다. 통합 공탄성 해석 프로그램인 CAMRAD II를 이용하여 능동 비틀림 제어가 가능한 로터를 모델링하고 최적화 알고리즘과 결합하여 해석을 수행하였다. 정지비행과 고속 전진 비행, 그리고 저속 하강 비행 등 다양한 비행 조건을 고려하여 로터의 성능과 진동 및 소음을 계산하였다. 기준 로터는 로터의 특성이 잘 공개되어 있는 HART II 로터를 이용하였고, 블레이드 표면에 압전형 작동기가 부착되어있다고 가정하였다. 능동 비틀림 제어 입력은 회전하는 블레이드에 부착된 작동기의 시작 지점과 종료 지점에 비틀림 모멘트를 발생시켜 블레이드의 비틀림 각도를 변화시키는 방식으로 구성하였다. 본 논문에서는 압전형 작동기 부착에 따른 기준 로터 블레이드 단면 특성의 변화는 무시하였다.
최대의 진동 억제 성능과 성능 개선 효과를 얻기 위한 비틀림 제어 입력을 찾기 위해 현재까지 문헌에 보고된 제어 형상을 포함하여 단조화, 다조화 및 비조화 가진 함수를 이용한 총 5가지의 입력 형상을 고려하여 로터의 진동 및 성능을 상호 비교하였다. 각각의 입력 형상에 대한 최적화 해석을 통해 가장 큰 진동 억제와 성능 향상을 달성하는 제어 입력을 탐색하였다. 해석 결과 다조화 및 비조화 가진 입력이 단조화 가진 입력 대비 우수한 진동 및 성능 개선 효과를 보임을 확인하였다. 특히 본 논문에서 처음으로 제시한 비조화 가진 입력에서 가장 우수한 능동 비틀림 제어 성능을 얻을 수 있었다.
최적화 프레임워크를 통해 구한 최적 제어 입력을 이용하여 CFD해석 코드인 KFLOW와 CSD 해석을 연계하여 정밀한 로터 공력 하중 및 구조 하중을 계산하여 진동 감소 및 성능 개선의 원인을 분석하였다. CFD/CSD 연계 해석 결과는 CSD를 이용한 최적화 프레임워크 해석 결과와 차이를 보였다. 하지만 CFD/CSD 연계 해석 결과는 능동 비틀림 제어 기법이 로터의 성능을 획기적으로 개선시킬 수 있음을 보였다.
본 연구를 통하여 능동 비틀림 제어 기법의 진동 억제 및 성능 개선 성능을 최대화할 수 있는 최적 제어 입력을 구하였고, 최적 제어 입력은 풍동 실험을 통한 검증 과정을 거쳐 능동 비틀림 로터를 적용한 실제 회전익기에도 적용이 가능할 것으로 보인다.
최대의 진동 억제 성능과 성능 개선 효과를 얻기 위한 비틀림 제어 입력을 찾기 위해 현재까지 문헌에 보고된 제어 형상을 포함하여 단조화, 다조화 및 비조화 가진 함수를 이용한 총 5가지의 입력 형상을 고려하여 로터의 진동 및 성능을 상호 비교하였다. 각각의 입력 형상에 대한 최적화 해석을 통해 가장 큰 진동 억제와 성능 향상을 달성하는 제어 입력을 탐색하였다. 해석 결과 다조화 및 비조화 가진 입력이 단조화 가진 입력 대비 우수한 진동 및 성능 개선 효과를 보임을 확인하였다. 특히 본 논문에서 처음으로 제시한 비조화 가진 입력에서 가장 우수한 능동 비틀림 제어 성능을 얻을 수 있었다.
최적화 프레임워크를 통해 구한 최적 제어 입력을 이용하여 CFD해석 코드인 KFLOW와 CSD 해석을 연계하여 정밀한 로터 공력 하중 및 구조 하중을 계산하여 진동 감소 및 성능 개선의 원인을 분석하였다. CFD/CSD 연계 해석 결과는 CSD를 이용한 최적화 프레임워크 해석 결과와 차이를 보였다. 하지만 CFD/CSD 연계 해석 결과는 능동 비틀림 제어 기법이 로터의 성능을 획기적으로 개선시킬 수 있음을 보였다.
본 연구를 통하여 능동 비틀림 제어 기법의 진동 억제 및 성능 개선 성능을 최대화할 수 있는 최적 제어 입력을 구하였고, 최적 제어 입력은 풍동 실험을 통한 검증 과정을 거쳐 능동 비틀림 로터를 적용한 실제 회전익기에도 적용이 가능할 것으로 보인다.
목차
제1장 서론 1제1절 연구의 필요성 및 개요 1제2절 능동 비틀림 제어 기법에 대한 연구 동향 141. 조화 가진 입력 142. 비조화 가진 입력 20제3절 연구 내용 및 목적 21제2장 연구 방법 22제1절 기준 로터 22제2절 통합 공탄성 해석 271. 트림 해석 302. 블레이드 모델링 353. 능동 비틀림 로터 모델링 38제3절 최적화 알고리즘 43제4절 최적화 프레임워크 481. 비틀림 제어 입력 50제5절 소음 해석 60제6절 CFD/CSD 연계 해석 74제3장 결과 및 검토 82제1절 해석 조건 821. 비행 조건 822. 비틀림 제어 입력 86제2절 각 비행 영역에 대한 기준 조건 해석 891. 트림 기법의 영향성 892. 비행 영역별 기준 조건 해석 결과 98제3절 단조화 가진 입력의 설계 변수 대한 파라미터 연구 1031. 정지 비행 조건 1032. 저속 하강 비행 조건 1083. 수평 전진 비행 조건 112제4절 최적 제어 입력 탐색 1221. 저속 하강 비행 조건의 진동 최적화 1272. 저속 하강 비행 조건의 성능 최적화 1423. 저속 하강 비행 조건의 진동 및 성능 동시 최적화 1564. 고속 수평 비행 조건의 진동 최적화 1615. 고속 수평 비행 조건의 성능 최적화 1746. 고속 수평 비행 조건의 진동 및 성능 동시 최적화 186제5절 최적 제어 입력을 이용한 CFD/CSD 연계 해석 1911. 기준 조건 해석 1912. 최적 진동 억제 입력 2023. 최적 성능 개선 입력 218제4장 결론 및 향후 연구 계획 233제1절 결론 233제2절 향후 계획 235참고문헌 236부 록 248ABSTRACT 276
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