초록
본 연구에서는 대변형 보이론을 이용하여 정지 비행 시 복합재 무베어링 로우터 시스템의 공력탄성학적 안정성 해석을 수행하였다. 무베어링 로우터 시스템은 유연보, 토오크 튜브, 피치 링크, 그리고 메인 블레이드로 구성된다. 유연보, 토오크 튜브, 그리고 메인 블레이드를 각각 플랩 굽힘, 리드-래그 굽힘, 비틀림 그리고 축 방향 변형의 탄성 운동을 하는 보로 가정하고, 1차원 보 요소로 모델링을 하였다. 또한, 유연보를 복합재료 적층판으로 구성된 비틀림에 유연한 직사각형 단면을 갖는 보로 모델링 하여, 1차원 보 해석에 필요한 유효 단면 상수를 얻었다. 외력으로는 2차원 준-정상 공기력 모델을 적용하였으며, 보의 유한 요소 지배방정식은 헤밀턴 원리(Hamilton's principle)를 이용하여 얻었다. 공력 탄성학적 안정성 해석을 수행하기 위하여 p-k 방법을 이용하였으며, 유연보의 적층각과 적층 순서에 따른 구조적 연성이 무베어링 로우터 시스템의 공란성 안정성에 미치는 영향을 알아보았다.
The aeroelastic stability analysis of composite bearingless rotors is investigated using a large deflection beam theory in hover. The bearingless rotor configuration consists of a single flexbeam with a wrap-around type torque tube and the pitch links located at the leading edge and trailing edge of the torque tube. The outboard main blade, flexbeam and torque tube are all assumed to be an elastic beam undergoing flap bending, lead-lag bending, elastic twist and axial deflections, which are discretized into beam finite elements. For the analysis of composite bearingless rotors, flexbeam is assumed to be a rectangular section made of laminate. Two-dimensional quasi-steady strip theory is used for aerodynamic computation. The finite element equations of motion for beams are obtained from Hamilton's principle. The p-k method is used to determine aeroelastic stability boundary. Numerical results are presented for selected bearingless rotor configurations based on the lay-up of laminae in the flexbeam and pitch links location. A systematic study is made to identify the importance of the stiffness coupling terms on aeroelastic stability for various fiber orientation and for different configuration.
