The composite materials have been used more and more to rotor system due to their capability of design tailoring by adjusting stacking sequence, specific strength to weight ratio and high fatigue strength. For a rotor hub system, composite materials have been used to improve aeroelastic stability and to reduce weight to the hingeless hub system. For a rotor blade, composite materials has a advantage of applying well-tailored design
to be focused on blade mass distribution optimization for low vibration which is especially linearly tapered along the radial direction of rotor blade and can be applicable in the early development phase. This metallic hybrid part was replaced with composite flexure to improve aeroelastic stability. This improvement could be verified by analysis and experiment. The improvement of aeroelastic stability was achieved by about 30%. It
had been developed a low vibration small-scale blade by applying composite material tailoring method to adjust mass distribution along the blade. This is one of the methodologies to reduce vibration on the blade by using tapered mass distribution method. The small-scale blade was designed and tested to verify low vibratory characteristics by comparing with an existing bench blade. These blades were attached to existing hingeless hub system. These rotor tests were performed by using the KARI GSRTS and KARI LSWT. The improvement of vibration reduction was achieved by about 10%~20%.
복합재료는 설계 테일러링 특성을 갖고 있기 때문에 헬리콥터 로터 시스템에 더욱 사용이 증가되고 있다. 특히 복합재료 적층순서, 비강성, 고피로수명 등을 효율적으로 조절할 수 있는 장점이 있기 때문이다. 무힌지 로터 허브시스템에 복합재료를 적용함으로써 공력탄성학적 안정성을 향상시키고, 중량을 감소시킬 수 있다. 로터 블레이드의 경우, 진동에 영향을 미치는 질량 및 강성 분포를 잘 분포되도록 설계에 테일러링을 함으로써 블레이드의 진동을 줄일 수 있게 된다. 특히, 질량 분포를 선형적으로 분포시킴으로써 진동 감소 효과를 가져오는 것에 대한 연구를 기술하였다. 이러한 방법은 로터 블레이드 개발 초기 단계에 많이 적용될 수 있게 된다. 먼저 금속재료 무힌지 허브시스템을 개발하였다. 이 기준 금속재료 허브시스템에 대한 제자리 비행 및 전진 비행조건에 대한 공탄성 해석 및 풍동시험을 수행하였다. 무힌지 허브 시스템의 플렉셔 부품에 복합재료를 적용함으로써 복합재료 무힌지 허브시스템을 개발하여 기준 금속재 허브시스템과 비교하였다. 비교결과 공력탄성학적 안정성이 30% 정도 향상되었다. 저진동 블레이드에 대한 연구를 위해 기준 블레이드를 제작 후 테일리렁 기법을 적용한 저진동 블레이드를 개발하였다. 저진동 블레이드의 질량분포를 선형적으로 가해줌으로써 블레이드의 고유진동수의 공진점이 로터 운용회전수에서 멀어지는 효과를 가져왔다. 이로 인한 진동 하중 수준이 10% ~ 20% 정도 감소하였다.
