Numerical simulation of unsteady flows around helicopters was conducted to investigate the aerodynamic interference between main rotor and other components. The effect of rotor downwash on the behavior of air-launched free-flight rockets and their plume was also investigated. For this purpose, a three-dimensional inviscid flow solver has been developed based on unstructured meshes. An overset mesh technique was used to describe the relative motion between main rotor, tail rotor, fuselage, and launched rockets. The flow solver was also coupled with six degree-of-freedom equations of motion to predict the trajectory of free-flight rockets air-launched from a helicopter. For the validation of the flow solver, calculations were made for the rotor-fuselage aerodynamic interaction of the ROBIN (ROtor Body INteraction) configuration and for a complete UH-60 helicopter configuration consisted of main rotor, fuselage, and tail rotor. Comparison of the computational results was made with available experimental data. It was found that significant mutual interference exists between main rotor and other components as confirmed by the unsteady flow characteristics and the aerodynamic loads. Simulation of air-launched rockets from an UH-60 helicopter showed that rotor downwash has non-negligible effect on the trajectory of the rocket and its plume development, which may potentially affect the safety and the reliability of other equipments.
헬리콥터의 주로터와 구성요소간의 공력 간섭 현상을 알아보기 위해 수치적 연구를 수행하였다. 또한 헬리콥터로부터 발사되는 로켓과 로켓의 화염에 작용하는 로터 내리흐름 효과 (rotor downwash effect) 에 대해 조사하였다. 본 연구를 위해서 3 차원 비정렬 격자(unstructured mesh) 기반의 비점성(inviscid), 비정상(unsteady) 해석자(solver)를 개발하였으며 주로터와 동체, 꼬리로터, 로켓간의 상대 운동을 모사하기 위해서 중첩격자 기법(overset mesh technique)을 적용하였다. 또한 헬리콥터로부터 발사되는 로켓의 궤도를 모사하기 위해서 현재의 해석자에 6자유도 운동 방정식을 연계하였다. 해석자에 대한 검증으로는 NASA Langley 에서 실험한 ROBIN 형상과 주로터 꼬리로터, 동체로 이루어진 UH-60 헬리콥터에 대해 해석을 수행하였으며 이를 실험값과 비교하였다. 해석자의 검증을 통해서 헬리콥터의 주로터와 구성요소간의 명백한 상호간섭을 볼 수 있었다. UH-60 으로부터 발사되는 로켓의 해석을 통해서 로터의 내리흐름은 로켓의 궤적과 화염에 큰 영향을 미치며 이는 잠재적으로 다른 구성원의 안정성에 영향을 미칠 수 있음을 확인하였다.
