논문은 다른분이 올리신 논문을 대충 보고, 그리고 최근에 뭐 나온거 없나 보다가

작년에 "헬리콥터 능동진동제어시스템의 수리온 적용 및 성능 분석" 이라고 나온게 있어 그냥 심심풀이로 봤습니다.

 

그리고 소개된 능동형 진동 제어 시스템 제조사 홈피랑 제품 소개는...

제 영어가 ABCD... 수준이라서, 솔직히 영어 잘하는 제 딸한테 번역을 맡기고 싶었지만...

요즘 제 공주마마님들이 워낙에 공사다망...이 아니라, 사적인 일이 핵(요즘 애들은 다 '핵'이나 '개'를 써서 강조의 의미를 부여 한다지요...ㅎ...)망하신지라,

감히 용돈으로도 회유를 못하는 바람에... 감히 번역기도 안돌리고 대충 읽었습니다.

 

일단 논문은 KISTI에서 무료 제공하니...

다른데는 유료지만, 어쨌든 저기는 무료니까..

죄책감 없이 올려보고, 혹여 문제가 될거 같거든 운영진님께서 삭제를 부탁....^^

 

아, 그리고 논문 일부를 화려하게 캡처해서 복붙하고 싶었는데,

우리나라 저작권 관련 법 28조가 워낙에 강한지라...

저는 쓸데없는 일은 만들지 말자가 인생의 모토중 하나인지라, 용기가 없어 일부만 인용하여 요약한 점, 양해 부탁드립니다.

 

아, 참고로 이전에 올라온 문서 자료실 자료 https://milidom.net/index.php?_filter=search&mid=pds&search_keyword=%EC%A7%84%EB%8F%99&search_target=title_content&document_srl=132994

수리온_능동진동제어시스템_성능_시연_결과.pdf 가 내용이 거의 비슷하나 좀 더 구체적 위치를 알수 있으므로 이 자료도 읽어 보시고 좀 더 심화 분석한 자료인 이 자료를 보시면

되겠습니다.

 

그리고 마지막으로, 이 논문은 지금 수리온에서 발생한 크랙 문제에 대한 해답은 아닌거 같으며,

단지 수리온의 수동형 진동 저감장치를 본 LORD사가 "우리거 능동형인데 제품 끝내줌요. 한번 드릴테니 테스트 해보세요. 한번 달아보면 바로 차이를 느끼실거임" 이라고

(LORD사 홈페이지 http://www.lord.com 항공기나 고정익, 그리고 각종 비클등, 진동 저감이 필요한 분야에 제품을 팔아먹기 위해 안달난 회사 ^^)

제품과 기술영업팀이 와서 홍보하기에, 수리온 개발사도 "그래요? 그럼 한번 우리 수리온에 달아서 테스트나 해보죠. 단, 군이 사줄지 어떨지는 모르겠지만...?"

차원에서 비교 테스트한 논문이므로 현재 크랙의 위치와 정도가 명확하지 않은 상황에서 "저거 달면 되겠네"식의 답이 아니라는점을 미리 알려드립니다.

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논문 주제 : 헬리콥터 능동진동제어시스템의 수리온 적용 및 성능 분석

 

요약.

1. 수리온은 기존 헬기들과 딱히 다를바 없이 진동저감을 위해 Passive Vibration Reduction Device(수동형 진동저감장치)와 TVA(tuned vibration absorber, 수동형 동조 흡진기)를 달았다.

2. 근데 최근 추세는 AVCS 아닌가. 그래서 제품 판촉을 위해 LORD사와 수리온이 손잡고, 한번 달아놓고 얼마나 효과 있나 비교나 해보자..를 시도해서 얼마나 효과가 있는지를 측정했다.

3. 평가 기간은 2013.2~2014.1까지.  (다른 논문에선 2013.3월부터 했다고 적혀 있는데.. 뭐 이건 그닥 중요한거 같지 않음)

 

4. 수동형 진동 저감장치의 일반적 성능은 일반적으로 "국부적 위치의 진동 저감 / 진동 전달 경로 설치를 통한 필터 역할"을 기대한다.

문제점으는 다양한 비행조건에서 진동억제 효과가 일정하지 않다는 점. (실제로 테스트를 한걸 보면 특정 비행에서 진동 수치가 확 높아짐)

그리고 무게가 많이 나가고, 주기적 점검/교환이 필요하다. (이런건 대부분 소모품이라고 생각하시면 됩니다)

5. 반면 능동형으로는 AVCS가 상용화 되었고, 그리고 상용화를 기다리고 있는 로터 시스템에 적용 가능한 몇가지 기술이 있는데, 이중 AVCS를 전문으로 하는 LORD사가

자사 제품들고 영업 뛰러 오셔서 쿵짝이 맞은거 같음. (개인 추측이긴 하지만, 논문엔 분명히 LORD사가 주축이 되고 KARI가 참여하여 AVCS를 시연했다고 되어있음. ^^)

6.AVCS의 장점으로는 다양한 로터 시스템이 적용된 헬기에 유연한 적용이 가능하고, 진동 제어 효과가 크며, 중량도 작다는 장점이 있음. 단, 가격은 당연히 비쌈.

(선박쪽에선 액티브형은 더 큰데 반해 항공기쪽은 더 작다는 말에 놀랐음. -_-)

 

7. 제품 소개...로 들어가서, LORD사의 AVCS는 각종 센서 - 타코메터 및 통신 모듈과 가속도계 - 에서 받은 각종 회전 및 진동 정보를 제어기로 전달한후,

실제 진동 저감은 (Circular Force Generator, CFG) 라는 원형하중 발생기(안에 두개의 편심 회전자가 들어있고, 이것은 시계방향, 혹은 반시계 방향으로 돌며,

이 두 회전자의 각도를 조정함으로써 발생시킨 원형 하중을 조정하는 방식으로 동작)로 진동을 잡는 방식이다.

 

8. 총 3단계로 나눠지는 LORD사 AVCS 최적화 첫단계는 LORD사의 제품 세일즈 가이드에 따라 수리온의 전달함수와 비행진동데이터 획득을 위해

동체, 엔진, 기어박스등 총 45개소에 가속도계를 먼저 붙여서, 두가지 중량상태(기본운용중량(OPW), 최대이륙총중량(MTOGW))에서의

수평, 가속, 감속, 선회, 상승, 하강, 착륙접근등을 "지상에서" 측정하여 획득한다.

또한 이 과정에서 기체형상이나 여러가지 요소를 고려, CFG를 붙일 만한 장소로 전방 조종석 근처 4군데, 후방 객실 근처 4군데, 총 8군데를 선정하였다.

(참고로 LORD사의 AVCS는 실제 작동시 제어기 하나로 가속도계 총 14군데, CFG 12개를 조정 가능하다고 한다. 그리고 사용하는 CFG의 일반 스펙은

작동 주파수 대역이 15~26Hz, 그리고 4.53Hz에서 최대 1,500N의 힘을 발생 시킬수 있다. 동작 가능 온도는 -40~71도 정도라 한다. 또한 8군데를 선정했다 하더라도

CFG는 시계방향, 반시계방향으로 돌릴수 있으므로 실제 동작은 16개의 가진기를 운용하는것으로 볼수 있기도 하다. 이때 총 조합은 불가능한 조합을 제외하면 약 112가지

기동 조합이 나올수 있다)

 

9. 참고로 이 과정에서 총 45개의 가속도계를 부착하여 테스트 했는데, 현재 문제가 되고 있는 "좌측 상부 끝단"이 어딘지를 명확히 가리키고 있지 않지만,

이때 테스트 한 바를 보면 전방과 좌석등에 많이 배치하여 테스트했고, 좌측 후부쪽의 상부라고 판단되는곳에는 약 4군데 정도로 판단되는 센서를 부착한것으로

보인다. (논문에 나오는 참고 도면은 2차원적이라 틀릴수도 있음을 이해 바랍니다.)

다만 이 45개 센서 이외에도 모니터링을 위해 엔진, 기어박스, 수평미익, 수직미등에도 가속도계를 붙여 측정했다고 한다.

(데이타는 공개되지 않음)

 

10. 2단계로 센서 및 작동기 최적화를 위한 작업이 이루어졌는데, 센서 14개, 그리고 CFG는 5개를 사용하는 조합이 가장 최적이라는 데이터를 얻게 되었다.

(OPW, 40Kts 저속 수평 비행 상황을 선택)

11. 이 과정에서 CFG개수 증가에 따른 진동 저감 효과를 측정하였는데, 이중 내가 주목한것은 제어하기전의 진동 크기였다.

즉, 원래 어디에서 진동이 많이 일어나고 있는가를 보고 싶었는데, 그것을 볼수 있었다.

12. 일단 헬기를 정면으로 봤을때, 오른쪽 부분 후방 객석 두군데의 진동이 엄청나게 컸다. (총 14군데 측정 포인트)

내가 좌우 판별을 잘못한게 아니라면, 정면에서 좌측 후방 객석 부분은 진동이 적은데 반해, 우측 부분은 진동이 1위, 2위를 차지하였다.

그 다음 3위의 진동이 좌측 조종사 좌석 인근에 있었고, 4위는 우측 조종사 좌석 뒤편에 위치해 있었다.

5위는 좌측 조종사 뒤편 인근에 두군데, 우측 조종사 좌석 뒤편 인근, 도합 세군데가 공동 5위를 하고 있었다.

 

13. 이후 최적화를 위해 실제 CFG를 달았을때의 데이타를 보면, 2개를 달았을때와 3개를 달았을때는 전혀 엉뚱한 곳의 진동이 서로 올라갔다 내려갔다 하지만

4개 이후에는 크게 진동이 잡히는곳 없이 안정적인 패턴을 보였고, 5개 이후, 6개부터는 어느정도의 저감 효과는 보였으나 비싼 가격을 투자한것에 비하면

큰 효과를 보지 못하였다 보여, 누가 보기에도 4개, 혹은 5개 정도를 최적화된 개수라 보일만한 데이터를 보여주었다.

 

14. 총 45개 센서에서 변화치도 보고 싶었는데, 아쉽게도 45개 센서 위치를 정확히 번호로 특정하지 않아서 기 마킹된 14개의 센서보다 더 높은 진동을 보여주는

위치가 어딘지를 알아낼수 없는게 안타까웠다.

 

15. 기타 가중치나 계산대비 특정 결과는 그닥 관심없으므로 줄인다.

다만 AVCS적용으로 기존 대비 약 70% 정도의 진동 저감 효과를 받을수 있었고, 특히나 수리온 기본 사양인 TVA적용때보다 40~50% 저감된 효과를 보였다고 한다.

또한 대부분의 헬기가 그렇듯이, 수평비행에서는 진동 저감 장치의 능력이 크게 감명받을 수준은 아니나, 착륙접근비행에서는 TVA대비 매우 높은 진동 저감율을 보였다.

참고로 AVCS는 기존 수리온 TVA대비한 무게가 66%밖에 나가지 않는다고 한다. (물론 가속도계나 센서등의 무게는 따로인데.. 이걸 합쳐도 여전히 TVA대비 무게가 적게 나간다고 한다)

 

16. 마지막으로, 다시한번 강조하지만 지금 현재 문제가 된 크랙의 원인을 이것으로 해소할수 있다거나...

그렇게 볼수 있는 데이타가 명확히 적시되어 있지 않으므로, 이것은 어디까지나 이것을 달았을때 진동 저감 효과가 기존보다 더 크긴 하다...

즉, 돈을 투자한 만큼 뭔가 보여주긴 한다...

이정도로 해석되어야 하며, 현재 문제가 된 크랙 부분은 크랙 부분의 위치와 형태, 모양과 범위등을 다양하게 분석한뒤

이때 테스트한 자료와 비교하여 정확한 발생 위치부터 원인, 그리고 이를 해결하기 위한 비용까지 다양한 비교 연구를 재진행하여야 할것이다.

(그리고 나서 AVCS로 해결된다면... LORD사 기술 영업팀의 눈부신 영업력에 박수를 보내야겠다. -_- 제품 들고와서 직접 달아서 시연해주고,

그래봐야 안사는 경우가 대부분인데, 정작 우리에게 이런 문제가 생겼으니... 만일 댐퍼등의 조치가 아닌, LORD사 제품 구매로 가게된다면...

이건 귀사 영업팀의 노력과 '감'의 승리다. -_-;;;)

 

 

 

 







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Profile image Sheldon 2016.05.12. 06:46
귀찮아서 안 읽고 있었는데 요약 잘해주셨네요. 추천 하나 박았습니다ㅎㅎ
볼츠만 2016.05.12. 10:31
능동형장치인만큼 당연히 기존장치보다 진동저감성능이 높아지는것은 맞는데 전 좀 부정적으로 보는 편입니다. 비용은 두번째 문제고 정비소요가 늘어나가 세심한 관리를 해야 할 뿐더러 저런 제어에 쓰이는 센서류는 주기적인 교체 및 캘리브레이션이 뒤따라야 합니다.
진동은 매우 기본적인 기능인만큼 기존 장치를 달되 서브로 작동하는 개념이어야지 대체재로 보기엔 좀 그렇네요.
캬오스토리 2016.05.13. 04:39

에이.. 그거 무서우면 첨단 기술 제품 아무것도 못쓰죠.
솔직히 뭐는 믿을만 하겠습니까?
다 스펙대로 기름치고 닦고 조이고 점검하는데도 고장나고 사고나는게 이런 첨단 장치들인데....(^^)

하지만 이럼에도 불구하고 사서 쓰는건 다 이유가 있어서 쓰는거죠.

예를들어 초호화 유람선 고객에게 "너님 어선의 진동 맛을 느껴보지 않으실래염?" 이러고
기본 설계단계에서 채택한 기본 진동 저감 설계외, 다른 추가 유닛을 제거한 유람선을 만들면...
대체 그 유람선 누가 타겠습니까? (어... 나라면 저렴하게 해주면 탈지도....? ^^)

그리고 액티브 형태의 유닛은 논문 읽어보니 AVCS가 상용화 되었다, 그러니 적용해서 테스트나 해보자..
이정도이고, 논문을 보니 헬기에도 보니 다른 수많은 액티브 진동 저감 유닛들의 연구가 진행되고 있더군요.

그리고 미리 말씀드렸듯, 논문 내용만 봐서는 지금의 수리온 구조물 크랙을 이걸로 대체 가능한지
여부는 도저히 알 방법이 없었습니다.

단지 기본 설계로 된 수리온의 진동수치중 어느부위가 높았는지, 그정도 흥미를 해소할수 있었고,
그리고 지금 수리온에 적용된 각종 진동 저감장치가 적용된 상태에서 실제 위치를 대강 짐작가능한곳
14군데 외 다른 45개 센서 부위중, 14군데에서 측정한곳보다 더 높은 진동 수치를 보이는 곳도 있었는데,
거기는 위치를 알수 없으니... 대체 저기는 어딜까... 그게 좀 궁금했고...
그리고 AVCS라는게 어느정도의 효과를 보이는지에 대한 정도를 좀 파악가능했던 정도...?

근데 이걸로는 지금 수리온의 크랙의 해결 여부는 알 방법이 없고, AVCS가 맞을지 안맞을지도 모르죠.

그냥 전에 수리온 크랙 뉴스가 나왔을때 관련 논문을 보다 또 다른건 없나 뒤져보다가 그때 소개된 논문에서

조금더 심화시킨 논문을 봐서 소개한 정도니...


어쨌든 액티브 형태는 기존 진동 저감 설계 + 수동형 진동 저감 유닛들에 더해, 일부는 교체 효과를
발휘할수 있을지 모르지만 대부분은 교체보다는 추가 유닛, 추가 효과의 개념으로 이해하시면 되지 않으실까...
제 생각엔 그렇습니다.

딱히 이걸로 다 대체하자...

이런 개념도 아니고...

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