Aero-Structure MDO Design of Supersonic Fighter Wing Using Response Surface Methodology

반응면 기법을 이용한 초음속 전투기 날개의 공력-구조 다학제간 설계

본 연구를 통해 초음속 전투기 날개의 공력-구조를 동시에 고려한 다학제간 설계를 수행하였다. 공력해석을 위해 사용된 3 차원 Euler Code는 수렴 속도를 개선하기 위해 Multigrid를 적용하였으며, 3차의 transfinite interpolation을 사용하여 O-H type의 공력해석 격자계를 생성하였다. 구조 분야는 절점당 54개의 자유도를 가지는 9 절점 쉘 혼합 유한요소(9-node shell mixed finite element)를 사용하여 해석을 수행하였다. 설계변수는 공력쪽으로 날개의 평면형상에 관련된 변수 3개, 구조쪽은 날개 윗면과 아래면의 표피두께에 관련된 4개의 설계변수 사용하였으며, D-optimality 조건을 만족시키는 실험점들에 대해 공력해석과 구조해석이 연동된 정적 공탄성 해석을 수행한 후, 반응면 기법을 이용하여 목적함수와 제약조건에 대한 반응면을 구성하였다. 단일점 설계를 수행한 후 이를 바탕으로 3개의 설계점을 동시에 고려한 다점 설계를 수행하였으며, 공력만을 고려한 설계 결과와 공력-구조를 동시에 고려한 다학제간 설계결과의 비교를 통해 다학제간 설계의 타당성과 우수성을 입증하였다.