Prediction of Propeller-Wing Aerodynamic and Aeroacoustic Interaction Using an Actuator Model

최근 분산 전기 추진(DEP) 시스템은 차세대 항공 기술로 주목받고 있다. DEP 시스템은 여러 개의 프로펠러를 날개 길이에 따라 배치함으로써 추가적인 양력 생성과, 공력소음 감소와 같은 이점을 제공한다. 그러나 빈번한 프로펠러와 날개 간의 상호작용은 설계 과정에서 예기치 못한 공기역학적 및 공력 소음적 현상을 유발할 수 있다. 본 연구는 프로펠러 분석에 계산 효율성을 높인 Actuator surface method(ASM)을 사용하여 이러한 상호작용을 분석하는데 중점을 두었다. ASM 결과는 공력 소음 분석에 통합되었다. 본 방법은 NASA의 날개 끝단에 장착된 프로펠러 모델의 풍동 실험 데이터와 blade-resolved Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) 방법을 사용한 기존 예측 결과와 비교하여 검증되었다. X-57 Maxwell 날개-프로펠러 구성은 분산된 프로펠러의 위치를 변경하여 날개-프로펠러 상호작용으로 인한 공기역학적 및 공력소음적 성능을 비교하였다. 날개 앞전 앞에 위치한 프로펠러는 가장 높은 날개 양력 계수를 생성했지만, 동시에 날개-프로펠러 후류의 상호작용으로 인해 가장 큰 공력소음을 발생시켰다. 반면, 날개 위에 위치한 프로펠러는 가장 높은 양항비를 달성했으며, 날개 앞에 프로펠러가 위치한 구성과 비교하여 날개에서 발생하는 소음이 크게 감소하였다.