금속재와 복합재 허브 Flexure를 갖는 무힌지 허브시스템의 공력탄성학적 안정성에 관한 실험적 연구

Abstract

본 논문은 복합재 패들형 블레이드를 장착한 무힌지 허브 시스템의 정지 및 전진 비행시 공력탄성학적 안정성 시험에 대한 것이다. 블레이드와 허브 flexure의 리드래그 감쇠비를 측정하기 위해 무힌지 허브시스템을 한국항공우주연구원의 GSRTS(General Small-scaled Rotor Test System)에 장착하여 가진 시험을 실시하였다. 리드래그 모드의 감쇠비를 산출하기 위해 MBA(Moving Block Analysis)기법을 사용하였다. 먼저 금속재 flexrue를 장착하여 시험을 수행한 후, 로터시스템의 동력학적 특성이 같도록 설계된 복합재 flexure를 장착하여 시험하였다. 시험은 정지 및 전진비행 조건에 따라 지상 및 풍동에서 수행하였다. 비회전 시험을 통해 복합재 flexure의 감쇠특성이 금속재보다 향상됨을 확인하였으며, 모든 시험 조건에 대해 복합재 flexure가 금속재보다 무힌지 허브시스템에 대한 공력탄성학적 안정성이 향상됨을 확인하였다. This paper presents the result of the aeroelastic stability test of the small-scaled hingeless hub system with composite paddle blades in hover and forward flight conditions. Excitation tests of hingeless hub system installed in GSRTS(General Small-scale Rotor Test System) at KARI(Korea Aerospace Research Institute) were carried out to get lead-lag damping ratio of blades with flexures as hub flexure. MBA(Moving Block Analysis) technique was used for the estimation of lead-lag damping ratio. First, blades with metal flexures, then with composite flexures of the same dynamic properties of rotor system as metal one were tested. Tests were done on the ground and in the wind tunnel according to the test conditions of hover and forward flight, respectively. Composite flexures were found to have better damping characteristics over metal ones in the non-rotating vibration test, and it was confirmed that the use of composite flexures would give observable improvement in aeroelastic stability compared to metal ones in all test conditions.