사람을 구하는 기술 플랫폼 : 다양한 임무를 수행할 수 있는 헬리콥터가 되기까지

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현대시대의 헬리콥터는 다양한 임무를 수행하기 위한
기능과 유형들이 통합된 장비 플랫폼이라 할 수 있습니다

오늘날 우리가 알고 있는 헬리콥터가 되기까지 어려운 순간들도 있었고, 때로는 위험하기도 한 순간들을 거쳐 발전했습니다.

설계자와 엔지니어에게 있어 항공기의 종합적인 균형 조정은 항공기의 성능, 효율성 및 수명에 영향을 미치지 않으면서 장비를 운반하는 구조를 갖추고 모든 필수 안전, 유지 보수 및 비행 인증 요구 사항을 충족시킬 수 있도록 합니다.

Global ATC 2018에서는 군용 및 민간 헬리콥터의 최대 생산기업 중 하나인 Airbus Helicopters(이전의 Eurocopter)가 다양한 고객의 다양한 요구를 충족시키는 방법에 대한 통찰력을 발표했습니다.

< Whirlybird의 탄생 >

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Leonardo da Vinci의 1400 년대 후반 에어 스크류 발명은 수직 리프트 오프, 헬리콥터의 시초가 되었습니다.

1861 년 Gustave Ponton d’ Amécourt는 날지는 못했지만 새로운 재료인 알루미늄으로 만든 증기 구동식 작업 모델에 헬리콥터의 “helix”와 “pteron”이라는 의미의 날개를 붙여 주었습니다.

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1900년부터 전 세계에 경주가 펼쳐지기 시작했습니다. 발로 걷는 고도가 증가했고, 비행이 더 오래 지속되었고, 비행거리가 연장되었으며, 선구적인 조종사를 가진 구조물들이 착륙에 더 잘 저항했습니다.

유럽에서는 Heinrich Focke가 설계한 세계 최초의 횡단 트윈로터 헬리콥터가 1936년에 처음으로 비행했고 그 다음 해에는 세계 신기록을 세웠습니다.

반면 미국에서 러시아 태생의 엔지니어 Igor Sikorsky의 단일 리프팅-로터 헬리콥터 디자인은 단일 메인 로터에 의해 생성되는 토크에 대응하기 위해 작은 테일 로터를 꼬리 붐에 장착했고, 1942년에 시코르스키는 대규모 대량 생산 헬리콥터의 시작을 열었습니다.

1946년 Bell Helicopter는 중량이 있는 스태빌라이저 바 디자인을 갖춘 트윈 블레이드 (twin-blade)를 인증했고, 미국 최초의 민간용 헬리콥터로서 거의 30 년동안 인기를 유지했습니다.

Airbus Helicopters (이전의 Eurocopter)는 1992년 독일의 도이치 항공 우주 (Deutsche Aerospace)와 프랑스의 에어로 스페이스 (Aerospatiale) 헬리콥터 부문과 합병되었고, 2000년에 스페인의 CASA에 합류했습니다.

성공을 위한 오늘날의 다방면 접근법

Airbus Helicopters는 새로운 헬리콥터를 설계하거나 특정 버전을 수정할 때 헬리콥터를 신속하게 정의하고 효율적으로 입증된 방법을 적용할 수 있는 방법을 사용하도록 합니다.

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Hervé Dutruc은 Altair Global ATC 2018 프리젠테이션 “Airbus Helicopters – 복합체가 안테나 복사에 미치는 영향” 을 통해 진행 중인 연구 결과를 살펴보고 기상 레이더의 배치와 성능을 최적화하기 위해 Altair FEKO를 사용한 경험과 실습을 설명했다.

첫 번째 단계 : 주변 장비의 영향을 고려하여 최종 예상 성능을 얻을 수 있는 안테나 위치를 선택하십시오. 그러나 유지 보수를 위해 액세스를 방해하거나 접지 또는 블레이드 간극을 손상시키는 곳에는 안테나를 배치할 수 없습니다.

항공 우주 산업에 제공되는 복합재의 장점은 문서화되어 있으며, 사용량이 많아짐에 따라 크게 입증됩니다. 무게 절감, 피로 회복 및 환경 요인입니다. 복잡한 형상을 제조하는 것이 쉽고 저렴하기 때문에, 복합재는 미적뿐만 아니라 연료 효율을 향상시키는 레이돔을 포함한 공기 역학 프로파일을 생성하는 데 사용됩니다.

유리 복합 재료가 투명하게 간주되는 반면, 일반적으로 10GHz의 복잡한 형상 레이돔 (radomes)의 표면은 높은 수준의 반사, 원하지 않는 사이드 로브 (side lobes)를 RF 신호 프로필에 유발하여 지상에서 불필요한 반사를 일으킬 수 있습니다. 이 모든 것은 기내 레이더의 예상 성능을 감소시킵니다.

FEKO

Altair FEKO는 Airbus Helicopters 가 레이돔을 위한 재료의 적합성에 대한 최적화 연구의 핵심입니다. 반사 및 투과 수준을 정량화하기 위해 표면에 전자기장이 생성 된 2D 무한 평면이 사용되었습니다. 상이한 두께를 갖는 모놀리식 (고체 라미네이트) 와 유리 – 표면 샌드위치 패널 모두 TE 및 TM 모드에서 입사면에 수직 또는 평행한 두 가지 편광을 분석하기 위해 상이한 입사각을 사용하여 연구되었습니다.

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철학자의 레이돔 설계의 돌 (The philosopher’s stone of radome design)은 입사각에 관계없이 TE 및 TM 모드 모두에서 일관된 RF 성능을 가진 구조적으로 효율적인 재료의 비감쇄 단일 구조 유형이 될 것입니다.

모놀리식 유리 라미네이트의 두께와 다양한 입사각에 대한 신호 손실의 관계는 RF 관점에서 받아 들일 수 있는 이상적인 두께가 허용 할 수없는 무게 패널티와 헬리콥터 무게 중심에 변화를 준다는 것을 보여주었습니다. 더 가벼운 옵션을 찾기 위해 허니콤 코어에 유리섬유 복합재 스킨으로 구성된 샌드위치 패널은 벌집형 두께가 최적화의 핵심 변수라는 것을 보여주었습니다. 그러나 일반적으로 샌드위치 패널은 반사된 신호에 의한 신호 손실로 인해 높은 입사각을 경험하는 레이돔 영역에는 부적합한 것으로 나타났으며, TE 및 TM 모드간에도 큰 차이를 보였습니다.

이 연구에서는 레이더 안테나를 레이돔 내부에 배치하는 것을 검토했는데, 연구 결과 불필요한 측면 로브를 줄이기 위해 주변 구조물과 관련하여 안테나를 최적화하는데 약간의 여유가 있다는 것을 확인할 수 있었습니다.

이 그림에서 Altair FEKO는 재료, 구조 및 RF 엔지니어가 협력하여 새로운 또는 수정된 Airbus Helicopter 가 고객의 요구 사항을 충족시킬 수 있도록 다방면으로 사용된 것을 보여줍니다.

 자세한 내용은 (여기)에서 확인하세요.
 

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