The Tilt-Rotor Smart UAV (Unmaned Aerial Vehicle) currently under development at Korea Aerospace Research Institute (KARI) cruises like a conventional airplane and takes off and lands like helicopter. The tilt-rotor aircraft takes off and lands in a rotary wing mode and cruises in fixed wing mode. The flow fields about a tilt-rotor aircraft in hover and in transition flight are very complex. It is thus important to simulate aerodynamics in hovering and transition flight mode. Prior to simulation of hovering and transition mode, we first simulated aerodynamic characteristics of Cruise flight mode. In this study, grid generation and CFD simulation for tilt-rotor UAV were performed by using STAR-CD. Grid tests were performed to generate adequate gird for wing, nacelle, and rotor.
The aerodynamic characteristics of wing with nacelle and wing with rotor were simulated. To investigate aerodynamic interferences between wing and nacelle, the separate wing and nacelle and the combined geometry of wing and nacelle were calculated. Validation of STAR-CD for rotor was performed. Caradonna & Tung's rotor was simulated and compared with the measured data. The results of STAR-CD presented good agreement with the measured data. Aerodynamic calculation for the combined geometry of wing and rotor with moving grid is underway. Through this study, the effect of rotor on wing aerodynamics is to be evaluated.
현재 항공우주연구원에서 개발중인 틸트로터기는 헬리콥터처럼 수직이착륙을 하면서 기존의 고정익 같이 순항하는 비행체이다. 틸트로터기는 이착륙 시에 나셀이 주익에 90도로 부착되며 순항 시에는 0도로 부착된다. 천이비행시에는 나셀이 0도에서 90도까지 회전하게 되므로 날개는 다양한 받음각을 경험하게 된다. 이 과정에서 나타나는 공기역학 현상은 매우 복잡하고 비행체 운동에 큰 영향을 미치므로 이에 대한 예측은 필수적이다. 본 연구에서는 천이비행을 분석하기에 앞서 순항 시의 공력특성을 분석해보고자 한다. 격자 생성과 수치해석은 상용코드인 STAR-CD를 이용하였으며 격자 테스트를 통하여 계산에 적합한 격자를 생성하였다.
본 연구에서는 나셀과 로터가 주익에 미치는 영향을 알아보기 위하여 날개와 나셀, 날개와 로터를 해석하였다. 우선 나셀의 영향을 알아보기 위하여 날개와 나셀의 독립형상을 해석한 후 날개와 나셀의 결합형상을 해석하여 비교해 보았다. 로터의 해석에 앞서 STAR-CD의 로터 해석에 대한 검증을 위하여 Caradonna와 Tung이 시험한 로터를 계산하여 비교하였다. 계산결과가 실험결과를 잘 예측하였다. 현재 날개와 로터의 결합형상은 STAR-CD의 Moving Mesh기법을 사용하여 해석중이며 본 연구를 통하여 주익에 미치는 로터의 영향을 예측할 수 있을것이다.
