고속 터보프롭 항공기용 고효율 경량화 복합재 프로펠러 블레이드 설계 연구

Abstract

본 연구에서는 한국의 차세대 중형항공기에 사용될 고속형 터보프롭 항공기용 고효율 복합재 프로펠러 블레이드의 설계를 수행하였다. 와류 이론과 블레이드 깃 요소 이론을 활용하여 기본 공력설계 및 성능 해석을 수행하였고 공력설계 결과는 상업용 전산유체해석 프로그램인 ANSYS를 이용한 해석을 통해 확인 되었다. 프로펠러 구조 설계 시 카본/에폭시 복합재료가 적용되었으며, 경량화와 구조 안정성 개선을 위하여 스킨-스파-폼 샌드위치 구조 형식를 채택하였다. 제안된 프로펠러 블레이드는 공력 및 구조 해석과 시제품 프로펠러 블레이드의 구조 시험을 통하여 높은 효율과 안전한 구조임이 검토되었다. In this study, designs of the high efficiency composite propeller blade for a high speed turboprop aircraft, which will be used for a next generation regional commercial aircraft in Korea, are performed. Both the vortex theory and the blade element theory are used for preliminary aerodynamic design and performance analysis of the propeller. Then the aerodynamic design result is confirmed through performance analysis using a commercial CFD code, ANSYS. The carbon/epoxy composite materials is used, and the skin-spar-foam sandwich type structure is adopted for improvement of lightness and structural stability. Finally, it is investigated that the proposed propeller blade has high efficiency and structural safety through both aerodynamic and structural analysis and experimental test of a prototype propeller blade.