소형 무인항공기 추진용 덕티드팬의 공력특성에 대한 실험적 연구

Abstract

덕티드팬을 추진 장치로 사용하는 소형 무인항공기는 도심 및 협소한 공간에서 정찰 및 감시에 사용 가능하며, 프로펠러에 비해 높은 추진 효율과 추력 특성을 나타낸다. 덕티드팬 무인항공기의 운용 거리와 비행 시간을 증가시키기 위해서는 정지 비행 및 전진 비행시의 추력 특성연구가 중요하며 비행 안정성 확보를 위해서는 비정상 3차원 유동 특성 연구가 필수적이다. 본 연구에서는 동익과 정익으로 구성된 덕티드팬의 설계 결과 검증과 안정적인 비행 특성을 확인하기 위해 덕티드팬의 추력 특성과 비정상 3차원 유동장을 계측하였다. 덕티드팬의 정지 및 전진 비행시의 추력 특성은 소형 아음속 풍동의 6분력 밸런스 시스템을 이용하여 측정되었고, 비정상 3차원 유동장은 45° 경사열선의 프로브 고정법에 의해 분석되었다. 덕티드팬의 덕트와 정익이 추력특성에 다소 큰 영향을 미치며, 정익에 의해 덕티드팬의 안정적인 비행이 가능함을 확인하였다.

The ducted fan for a small UAV propulsion can reconnoiter and observe in a town and a small area, it has better thrust efficiency and a long endurance than propeller. Thrust characteristics of hover and for ward flight condition for the ducted fan UAV is important issue to improve a endurance. The unsteady 3-dimensional flow fields of the ducted fan UAV is essential to stable flight. In this paper, to verify the design results of the ducted fan and to investigate a stable aeronautical characteristic, the thrust performance and the unsteady 3-dimensional flow fields are measured. Thrust characteristics for the hovering and the forward flight conditions are measured by the 6-components balance system in the subsonic wind tunnel. The unsteady 3-dimensional flow fields are analyzed by using a stationary 45° slanted hot-wire technique. The swirl velocity is almost removed behind the stator blades. Therefore, the thrust performance of the ducted fan is improved and the flight stability is maintained.