Safety and noise problems due to the unstable aerodynamic characteristics of the helicopter are constantly occurring. The safety and noise of the helicopter are closely related to the rotor. To understand the characteristics of the performance and aeroacoustics of the rotor, it is necessary to consider the aerodynamic changes caused by unsteady flow and wake of the rotor.
In this thesis, the aerodynamic and aeroacoustics generated by the helicopter rotor is investigated experimentally. Especially, the influence of the wake interferences between the main rotor and the tail rotor in the hovering flight state on the aerodynamic and aeroacoustics will be confirmed. For this, we test each isolated main rotor case, isolated tail rotor case separately and combined the main rotor and tail rotor case.
For isolated main rotor case, the harmonics of the main rotor BPF (Blade Passage Frequency) are well observed as the discrete noise. The discrete noise due to tail rotor BPF appears also when only tail rotor is installed. For combined the main rotor and tail rotor case, the broadband noise dominates the discrete noise due to the interference of main rotor wake and tail rotor wake. On the other hand, the amplitude of least common multiple(LCM) frequency of BPFs between the main rotor and the tail rotor clearly increases as a discrete noise. The performance of main rotor is influenced also due to the interference of main rotor and tail rotor as well as the noise. The thrust and torque of main rotor are decreased. The performance can be directly related to the safety also.
헬리콥터의 불안정한 공력 특성으로 인한 안전성 및 소음에 관한 문제가 끊임없이 발생하고 있다. 헬리콥터의 안전성과 소음은 로터와 상당한 관련이 있는데, 로터의 성능과 공력 소음의 특성을 파악하기 위해서는 로터의 비정상 유동과 후류에 의한 공력 변화를 고찰해야 한다.
본 학위논문에서는 헬리콥터 로터에 의해 발생하는 공력 및 공력소음에 대해 고찰하는데, 특히 제자리 비행 상태에서의 주 로터와 꼬리 로터 사이에서 발생하는 후류의 간섭효과가 공력 및 공력소음에 미치는 영향을 실험을 통해 확인하고자 한다. 이를 위해 주 로터만 장착되었을 때, 꼬리 로터만 장착 되었을 때, 주 로터와 꼬리 로터가 모두 장착되었을 때의 각각의 케이스에 대해 실험을 수행하였다.
주 로터만 장착 되었을 때, 주 로터 BPF(Blade Passage Frequency)의 하모닉이 분절소음으로 잘 관찰되었다. 꼬리 로터만 장착되었을 때도 꼬리 로터 BPF에 의한 분절소음이 나타난다. 주 로터와 꼬리 로터가 모두 장착되었을 때 주 로터 후류와 꼬리 로터 후류 간섭으로 비정상성에 의해 주 로터의 BPF에 영향을 미쳐서 광역소음이 지배적으로 나타났으며, 주 로터와 꼬리 로터의 BPF 최소 공배수 영역에서 소음이 현저하게 커지는 경향도 확인하였다. 간섭효과가 소음에 미치는 영향뿐만 아니라 주 로터의 성능에도 영향을 미치며, 주 로터의 추력과 토크가 감소된다. 이러한 성능은 또한 안전과 직접적으로 관련이 있을 수 있다.
