차세대 회전익기 동체 형상 공력 최적설계 (Aerodynamic Design Optimization of the fuselage of the Next Generation Rotorcraft)

서지정보

· 발행기관 : 항공우주시스템공학회
· 수록지 정보 : 항공우주시스템공학회지 / 18권 / 6호 / 145 ~ 151페이지
· 저자명 : 류민형, 이병수, 신필권, 박정규, 문형주

초록

본 연구에서는 기존 헬기 플랫폼의 전진 속도 한계를 극복하기 위해 제안된 헬기 플랫폼인 동축반전 로터와 푸셔프로펠러로 구성된 차세대 회전익기에 대해서 연구하였다. 전진비행시 성능 향상을 위해 동체 항력을 최소화하는 최적설계를 수행하였다. PIDO(Process Integration and Design Optimization) Tool 환경 내에서 CAD 모델 생성, CFD 해석 자동화 및 결과 후처리 모듈로 구성된 최적설계 프레임워크를 구축하였다. 효과적인 최적설계를 수행하기 위해 설계변수 민감도 해석을 수행하여, 설계 자유도에 주요하게 영향을 미치는 설계변수를 선정하였다. 실험계획법을 통해 초기 메타 모델을 생성하였으며, 정확도 향상을 위해 ALHD(Augmented Latin Hypercube Design) 기법을 활용하여 샘플을 추가하여 메타모델을 구축하였다. 초기값과 관계없이 전역 최적해를 탐색하는 알고리즘인 HMA(Hybrid Metaheuristic Algorithm)을 활용하여 근사최적화를 수행하여 최적형상을 도출하였다. 도출된 최적형상의 항력은 초기 형상 대비 약 6.5% 감소됨을 확인하였다.

영어초록

A next-generation rotorcraft that consists of a co-axial rotor and a pusher propeller was studied to overcome the forward speed limitations of existing helicopter platforms. Design optimization was performed to improve the aircraft's performance by reducing fuselage drag during forward flight. A framework was established within the PIDO (Process Integration and Design Optimization) tool environment, which includes CAD generation, automation of CFD, and post-processing. Design parameters were selected to facilitate design optimization, reducing the number of parameters through sensitivity analysis. A meta-model was generated using DOE (Design of Experiments). Additional samples were incorporated to enhance the accuracy of the meta-model using ALHD (Augmented Latin Hypercube Design). Approximate design optimization was conducted to identify the optimized configuration using HMA (Hybrid Metaheuristic Algorithm), which can search for global optimization regardless of initial values. In conclusion, the fuselage drag was reduced by 6.5% compared to the initial model.

참고자료

· 없음