Design and Vibratory Loads Reduction Analysis of Advanced Active Twist Rotor Blades Incorporating Single Crystal Piezoelectric Fiber Composites

Jae-Sang Park; Sang-Joon Shin; Deog-Kwan Kim

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자료유형: 학술저널

저자정보: Jae-Sang Park Sang-Joon Shin Deog-Kwan Kim

저널정보: 한국항공우주학회 International Journal of Aeronautical and Space Sciences KSAS International Journal Volume.9 Number.2

발행연도: 2008.12

수록면: 18 - 33 (16page)

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This paper presents design optimization of a new Active Twist Rotor (ATR) blade and conducts its aeroelastic analysis in forward flight condition. In order to improve a twist actuation performance, the present ATR blade utilizes a single crystal piezoelectric fiber composite actuator and the blade cross-sectional layout is designed through an optimization procedure. The single crystal piezoelectric fiber composite actuator has excellent piezoelectric strain performance when compared with the previous piezoelectric fiber composites such as Active Fiber Composites (AFC) and Macro Fiber Composites (MFC). Further design optimization gives a cross-sectional layout that maximizes the static twist actuation while satisfying various blade design requirements. After the design optimization is completed successfully, an aeroelastic analysis of the present ATR blade in forward flight is conducted to confirm the efficiency in reducing the vibratory loads at both fixed- and rotating-systems. Numerical simulation shows that the present ATR blade utilizing single crystal piezoelectric fiber composites may reduce the vibratory loads significantly even with much lower input-voltage when compared with that used in the previous ATR blade. However, for an application of the present single crystal piezoelectric actuator to a full scaled rotor blade, several issues exist. Difficulty of manufacturing in a large size and severe brittleness in its material characteristics will need to be examined.

#Active Twist Rotor blades #Single crystal piezoelectric fiber composites #Design optimization #Aeroelastic Analysis

Abstract
Introduction
Design Optimization Framework of AATR-Ⅱ Blade
Result of Design Optimization for AATR-Ⅱ Blade
Multi-Body Dynamic Modeling of AATR-Ⅱ Blade in Forward Flight
Individual Blade Control for AATR-Ⅱ Blade
Vibratory Loads Reduction Analysis of AATR-Ⅱ Blade
Conclusion
Acknowledgement
References
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