허브 페어링의 형상이 헬리콥터 피탐지성에 미치는 영향 : I. 소음 (Effect of Hub Fairing Shape on Low Observability of Helicopter : I. Noise)

서지정보

· 발행기관 : 한국항공우주학회
· 수록지 정보 : 한국항공우주학회지 / 52권 / 12호 / 985 ~ 998페이지
· 저자명 : 강성우, 최수민, 박규태, 명노신, 이학진

초록

전장에서의 헬리콥터는 저속 및 저공비행 특징으로 인하여 적의 위협에 쉽게 노출될 수 있다. 특히 고속전진 비행 시 외부 유동과의 간섭으로 주로터의 허브에서 발생하는 항력은 헬리콥터 생존성 저하의 주요요인이다. 또한, 허브에서 생성되는 후류와 블레이드 간의 간섭으로 헬리콥터에서 높은 소음이 발생할 수있다. 따라서 허브 페어링을 허브 구조물에 장착하여 외부 유동을 차폐하지만, 허브 페어링 또한 로터 블레이드 주변 유동 발달에 영향을 미치므로 로터의 공력 성능 및 소음 발생에 영향을 미친다. 본 연구에서는 허브 페어링 형상이 헬리콥터의 공력 및 소음 성능에 미치는 영향을 SA-DES 전산해석과 비투과면FW-H 음향상사법을 이용하여 분석하였다. 헬리콥터는 UH-60A 모델을 사용하였고 허브 페어링 유무와페어링 형상에 따른 영향을 고려하기 위해 원형, 원뿔대, 그리고 팔각뿔대 페어링 형상을 고려하였다. 전진비행 조건에서 전기체 형상에 대한 전산해석을 수행하였고, Overset 중첩 격자기법을 적용하였다. 전진비에 따라 예측된 로터 블레이드의 추력계수와 압력계수를 실험값과 비교함으로써 해석자 검증을 수행하였다.

영어초록

The aerodynamic noise generated by the main rotor system, which consists of the rotor blades and hub, is one of the major factors reducing the survivability of helicopters operating at low speed and low altitude conditions. Therefore, hub fairings are designed to shield the hub structure from external flow.
However, hub fairings induce complex wake structures and unsteady flow over the rotor blades, directly affecting the aerodynamic performance and noise generation. This study investigates the impact of different hub fairing shapes on rotor aerodynamics, wake structure, and noise level using hybrid CFD/CAA methods. The Spalart-Allmaras Detached Eddy Simulation (SA-DES) and Ffowcs Williams-Hawkings (FW-H) acoustic analogy based on the impermeable surface method are utilized.
Computational analysis is performed under forward flight conditions, employing the overset grid technique to account for the pitch and flapping motions of the rotor blades. UH-60A helicopter in full configuration with circular, conical, and octagonal pyramid hub fairings is considered. The thrust and pressure coefficients of UH-60A rotor blades were compared with experimental data for solver validation at various advance ratios. The results indicated that the circular hub fairing produced the lowest drag but generated the highest noise level, which is about 6 dB louder compared to the conical hub fairing.

참고자료

· 없음