Effects of Advance Ratio and Vertical Separation on Wake Encounters Between Side-by-Side UAM Aircraft in Full Configuration

Abstract

끝단 와류(Tip Vortex)는 항공기 날개 끝단에서 형성되어 하류로 전파되며, 후행 항공기가 후류 영역에 진입할 경우 유도 속도 변화로 인해 비정상 공력 하중이 발생할 수 있다. 특히 도심 항공 모빌리티(Urban Air Mobility, UAM)의 다중 로터 구성은 더욱 복잡한 후류 구조를 형성하므로, 기존 고정익 또는 회전익 항공기의 분리 기준을 그대로 적용하기에 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 UAM 전기체 형상을 고려한 후류 조우(Wake Encounter) 특성을 분석하고, 전진 비행 조건에서 전진비 및 수직 분리 거리 변화에 따른 후류 영향성을 정량적으로 평가하였다. 이를 위해 비선형 와류 격자법, Source Doublet 패널법, 와류 입자법을 결합한 와류법 기반 In-house 해석자를 적용하였다. 선행 연구에서 수행한 단일 로터 블레이드 모델의 공력 성능, 후류 구조 및 후류 속도장 검증과 더불어, 본 연구에서는 ROBIN 모델을 이용하여 전진비 변화에 따른 끝단 와류 궤적 검증을 수행함으로써 해석자의 신뢰성을 확보하였다. 이후 두 대의 전진 비행하는 Side-by-Side UAM 전기체 모델을 대상으로 전진비와 수직 분리 거리 변화에 따른 후행 항공기의 추력 및 모멘트 변동을 분석하여, 운용 조건 변화에 따른 공력 성능을 정량적으로 평가하였다.