Lagrangian Analysis of Chaff Particle Behavior for Different Ejection Angles under Helicopter Forward Flight

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확장요약문

회전익기에서 방출된 채프(chaff)는 메인로터 후류(rotor wake)와 동체 주위 유동의 영향을 강하게 받으므로, 방출 직후 근거리 분포가 방출 조건에 따라 크게 달라질 수 있다. 본 연구에서는 전진비행 중인 헬리콥터 주위 유동장에서 방출 각도에 따른 채프 입자의 거동을 라그랑지안(Lagrangian) 관점에서 해석하였다.

유동장은 단순화한 헬리콥터 형상과 메인로터·테일로터를 포함하여 비정상 URANS로 해석하였고, 블레이드 통과 주기에 맞춰 시간평균한 유동장을 입자 해석에 사용하였다. 시간평균으로 소실되는 로터 주기 변동은 해석적으로 풀린 속도 변동 에너지를 난류 운동에너지에 더하여 난류 분산에 반영하였다. 채프는 종횡비가 큰 강체 섬유형 입자로 모델링하였으며, 섬유 항력 모델(Marheineke & Wegener)과 Discrete Random Walk 난류 분산 모델을 적용한 1-way CFD-DEM 연성 해석(Ansys Fluent–Rocky)을 수행하였다. 방출 각도는 후방 기준 0°, 상방 30°, 하방 30°의 세 경우를 비교하였으며, 세 경우 모두 동일한 유동장을 사용하였다.

방출 각도별로 채프 입자의 공간 분포, 채프운 중심 궤적과 퍼짐 범위, 섬유 자세 변화, 동체 구조물과의 충돌 특성을 시간에 따라 비교하고, 이를 방출 위치 주변의 국소 유동 특성과 연관 지어 분석할 예정이다. 본 연구는 회전익기 채프 방출 각도 설정을 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.