Investigation of Rotor-Rotor and Rotor-Fuselage Aerodynamic Interactions in a Tandem Rotor Aircraft Using Detached Eddy Simulation

최근 산불 대응 역량 강화를 위해 고중량 운용이 가능한 무인 항공 플랫폼에 대한 요구가 증가하고 있으며, 다수의 소방 드론에 탠덤형 로터 구성이 채택되고 있다. 탠덤형 기체는 고중량 운용에 유리하나, 비행시 발생하는 로터-로터 및 로터-동체 간섭현상은 공력 성능에 영향을 미칠 수 있어 초기 설계 단계에서 정량적 평가가 요구된다. 본 연구에서는 탠덤형 소방 드론을 대상으로 STAR-CCM+ 기반 DES(Detached Eddy Simulation) 해석을 수행하여, isolated 탠덤 로터와 전기체 형상에서 로터 간 거리 및 collective pitch angle 변화에 따른 공력 성능과 유동 특성을 비교하였다. 로터 간 거리가 가까워질수록 로터 간 상호작용으로 인해 추력 성능이 감소하였으며, 동체가 포함된 전기체 형상의 경우 로터와 동체 사이 고압 영역이 형성되어 동체 표면 압력 분포의 변화를 유발하였다. 본 연구는 탠덤형 소방 드론 개발 초기 단계에서 로터 배치 및 운용 조건에 따른 성능 변화를 정리한 기초 설계 자료를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.