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Validation of Noise Prediction Theory Using Scaled Rotor Experiment for Hovering Condition

정지비행 조건에서의 축소 로터 실험을 통한 소음 예측 기법 검증

  • 민안기 (충남대학교 항공우주공학과 대학원) ;
  • 이재하 (충남대학교 항공우주공학과 대학원) ;
  • 이욱 (대우조선해양 선박해양연구팀) ;
  • 최종수 (충남대학교 항공우주공학과)
  • Received : 2011.10.19
  • Accepted : 2012.01.26
  • Published : 2012.03.01

Abstract

In this paper, a series of experiment is performed for a scaled hovering rotor in a semi-anechoic chamber and the results are compared to the noise spectra predicted by using Lowson's loading noise equation and FW-H equation. It was founded that the sound directivity pattern for both experiments and predictions are similar in their trend. Meanwhile the FW-H equation showed better agreement with experiments in the near-field noise spectra, but at the far-field the Lowson's equation performed better. The discrete noise are known to be proportional to the loading on the blades, which can be controlled by collective pitch angle of the blades. It was founded that the predicted spectra with FW-H equation come close to the measured noise spectra in low collective pitch, but in high collective pitch angles the Lowson's equation be more reliable.

본 논문에서는 정지비행 조건에서의 무향실 내 축소 로터 실험을 이용해 Lowson의 하중 소음식과 FW-H의 음향상사식으로 예측한 이산 주파수 소음(Discrete frequency noise)을 검증하였다. 소음 예측 기법의 방향성(Directivity) 검증은 전반적으로 실험결과와 유사하게 예측되었으며, 거리에 대한 검증의 경우 근거리(Near-field)에서는 FW-H식의 예측결과가, 원거리(Far-field)에서는 Lowson식의 예측결과가 실험결과와 더 유사한 것을 확인하였다. 피치 각(Collective pitch angle)에 대한 검증의 경우 낮은 피치각에서는 FW-H식의 예측결과가, 높은 피치각에서는 Lowson식의 예측결과가 실험결과와 더 유사한 것을 확인하였다.

Keywords

References

  1. J. Gordon Leishman, "Principles of Helicopter Aerodynamics", 2nd Edition, ISBN 978-0-521-85860-1, Cambridge University Press, New York, USA, 2006.
  2. Gessow, A., "Effect of Rotor-Tip Speed on Helicopter Hovering Performance and Maximum Forward Speed", NACA-WR-L-97, 1946.
  3. Gessow, A., "Effect of Rotor-Blade Twist and Plan-Form Taper on Helicopter Hovering Performance", NACA-TN-1542, 1948.
  4. Lowson, M. V., "The Sound Field for Singularities in Motion", Proc. R. Soc. Lond. A 3, vol. 286, no. 1407, 1965, pp. 559-572. https://doi.org/10.1098/rspa.1965.0164
  5. Lowson, M. V., Ollerhead, J. B., "A Theoretical Study of Helicopter Rotor Noise", Journal of Sound and Vibration, Volume 9, Issue 2, 1969, pp. 197-222. https://doi.org/10.1016/0022-460X(69)90028-5
  6. 전원주, 이덕주, "회전익 표면의 정상하중에 의한 소음의 방사특성", 한국항공우주학회지, 제 36권 제4호, 2008. 4, pp. 307-314. https://doi.org/10.5139/JKSAS.2008.36.4.307
  7. C. Lucille Parks, "A computer program for helicopter rotor noise using Lowson's formula in the time domain", NASA-TM -X-72759, 1975.
  8. Hanson, D. B., "Helicoidal Surface Theory for Harmonic Noise of Propellers in the Far Field", AIAA Journal, vol. 18, issue 10, 1980, pp. 1213-1220. https://doi.org/10.2514/3.50873
  9. Hanson, D. B., "Influence of Propeller Design Parameters on Far Field Harmonic Noise in Forward Flight", AIAA Journal, vol. 18, issue 11, 1980, pp. 1313-1319. https://doi.org/10.2514/3.50887
  10. Hanson, D. B., "Near-Field Frequency -Domain Theory for Propeller Noise", AIAA J., vol. 23, no. 4, Apr. 1985, pp. 499-504. https://doi.org/10.2514/3.8943
  11. 송성훈, "제자리에서 비행하는 로터 블레이드의 공력 및 소음, 진동 특성 측정에 관한 실험적 연구", 석사학위논문, 충남대학교, 2007.
  12. 이욱, "회전하는 원형실린더와 프로펠러에 서 발생하는 유체소음에 대한 실험적 연구", 석사학위논문, 충남대학교, 1999.
  13. 이욱, "낮은 전진비 조건에서의 축소로터 후류특성에 대한 실험적 연구", 박사학위논문, 충남대학교, 2010.
  14. Mantay, W. R., Campbell, R. L., Shidler, P. A., "FULL-SCALE TESTING OF AN OGEE TIP ROTOR", Helicopter Acoustics, 1978, pp. 277-308.
  15. Norman, T.R., Shinoda, P.M., Kitaplioglu, C., Jacklin, S.A. and Sheikman, A., "Low-speed wind tunnel investigation of a full-scale UH-60 rotor system," AHS 58th Annual Forum, Montreal, Canada., 2002.
  16. 박남은, 우철훈, 최건묵, 김철호, 이석준, " 전산공력소음해석을 통한 UH-60 제자리비행 공력소음 연구", 한국전산유체공학회 2009년도 춘계학술대회논문집, 2009, pp. 70-74.
  17. 박영민, 최인호, 장병희, "UH-60A 로터 블레이드의 정지비행 성능해석", 한국전산유체공학회지 제13권 제4호, 2008, pp. 45-49.
  18. William G. Bousman, "Aerodynamic Characteristics of SC1095 and SC1094 R8 Airfoils", NASA/TP-2003-212265, 2003.
  19. Paterson, R. W., Amiet, R. K., "Noise of a model helicopter rotor due to ingestion of turbulence", NASA-CR-3213, 1979.
  20. David A. Conner, J. Brent Wellman, "Hover acoustic characteristics of the XV-15 with advanced technology blades", Journal of Aircraft, Vol. 31, No. 4, 1994, PP. 737-744. https://doi.org/10.2514/3.46555