• 한국항공우주학회지
• /
• 제49권3호
• /
• pp.185-195
• /
• 2021

본 연구의 날갯짓 초소형 비행체는 실제 생명체의 날개를 모방하여, 매우 유연한 재질의 캠버날개를 활용한다. 캠버 날개는 생명체와 유사하게 앞전, 시맥, 박막과 같이 특성이 서로 다른 세가지 재질로 구성되어 있고 다양한 방식으로 구속되어 있다. 날개의 유연성을 활용한 수동 회전(passive rotation) 방식은 앞전과 시맥의 재질이 날갯짓 궤적에 매우 큰 영향을 미치는 요소이기 때문에 적절한 유연성을 갖는 재질의 선정이 필수적이다. 이러한 날개의 재질들과 복잡한 형상을 사실적으로 모델링하여 정밀하게 해석할 수 있는 유체-구조 연성해석 프로그램을 개발하고, 날개의 앞전과 시맥의 탄성 계수의 변화에 따른 공력탄성학 효과를 정밀하게 분석하였다. 결과적으로 재료의 탄성 계수 변화만으로도 날개의 비틀림각 궤적을 적절히 발생시킴으로써 날갯짓 비행체의 추력 및 효율을 크게 증가시킬 수 있음을 보였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제36권2호
• /
• pp.163-170
• /
• 2008

혼합 보 이론과 적정변형 보 이론에 입각한 공탄성 해석 시스템을 결합하여 유연면을 갖는 복합재료 무힌지 로터에 대한 정지 및 전진 비행시의 공탄성 해석을 수행하였다. 블레이드에 작용하는 공기력은 Leishman-Beddoes의 비정상 공력 모델을 이용하여 구했다. 인장, 회전면 내외의 굽힘, 그리고 비틀림이 상호 연계된 블레이드에 대한 운동방정식은 Hamilton의 원리에 입각하여 유도하였다. 헬리콥터 블레이드의 공탄성 해석에 주요한 요소들인 단면 벽의 두께, 탄성연계, 그리고 구성방정식에 대한 적합한 가정과 같은 주요 구조 모델링 문제들에 대한 효과들을 고찰하였다. 이러한 요소들은 블레이드 단면의 복합재료 적층 구조에 민감하게 반응하며, 블레이드 안정성에도 적지 않은 영향을 나타냄을 보였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 2011년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.64-71
• /
• 2011

In this study, steady and unsteady aerodynamic analyses of a huge rocket configuration have been conducted in a transonic flow region. The launch vehicle structural response are coupled with the transonic flow state transitions at the nose of the payload fairing. The developed fluid-structure coupled analysis system is applied for aeroelastic computations combining computational structural dynamics(CSD), finite element method(FEM) and computational fluid dynamics(CFD) in the time domain. It can give very accurate and useful engineering data on the structural dynamic design of advanced flight vehicles. For the nonlinear unsteady aerodynamics in high transonic flow region, Navier-Stokes equations using the structured grid system have been applied to the rocket configurations. Also, it is typically shown that the current computation approach can yield realistic and practical results for rocket design and test engineers.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제36권1호
• /
• pp.72-78
• /
• 2008

본 연구에서는 블레이드 구조 변형 효과를 고려하여 스테이터-로터 상호간섭 케스케이드 모델의 성능평가를 위한 유체-구조 연계해석 시스템을 개발하였다. 고정된 스테이터와 회전하는 로터는 상호간섭 영향이 유동해석에 고려되었으며, 레이놀즈-평균화 난류 방정식인 Spalart-Allmaras 모델과 k-ω SST 난류 모델이 압축성 유동박리 효과를 고려한 유동하중을 예측하기 위해 적용되었다. 정적인 유체-구조 연계해석과 수렴율 증진을 효과적으로 수행하기 위하여 큰 인공 감쇠를 가지는 연계 Newmark 시간적분 기법을 적용하였다. 수치실험을 통해 탄성축 위치에 따른 구조변형 효과가 케스케이드 성능에 미치는 영향을 파악하였다. 구조변형 효과가 고려된 경우 일반적인 강체 블레이드 모델에 대한 성능예측 결과와 다소 차이가 유발될 수 있음을 보였으며 공력탄성학적 영향을 고찰하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제30권1호
• /
• pp.20-27
• /
• 2002

항공기의 설계는 공력, 구조, 조정성등 여러 가지 단위 기술들을 모두 고려하여야 하며, 성능의 향상을 위해서는 각각의 단위 기술들이 보다 정확해야하며, 단위 기술들의 상호작용이 고려되어야 한다. 본 연구에서는 이런 단위 기술 중 항공기 성능에 가장 중요한 영향을 주는 공력과 구조를 전산유체역학(CFD)기법과 유한요소법(FEM)을 사용하여 보다 정확히 해석하고자 하였으며, 설계의 안전성을 위해 공력과 구조의 상호작용인 공탄성 효과를 고려하였다. 최적화 알고리즘으로는 전역최적해를 구하기 위해 유전 알고리즘의 일종인 PBIL 알고리즘을 사용하였으며, PBIL 알고리즘 자체를 병렬화하여 과도한 계산 시간을 줄이고자 하였다. 현재의 설계방법의 정확성과 효율성을 검증하기 위해 주어진 항공기 날개에 대하여 설계를 수행하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제47권7호
• /
• pp.489-498
• /
• 2019

본 연구에서는 국내 개발 중인 소형 민수 헬리콥터(LCH)에 대해 유체-구조 연계 기법을 이용하여 로터 공력 및 구조 하중에 대한 고정밀 공탄성 해석을 수행하였다. LCH 로터는 일반적인 힌지형 로터와 달리 탄성체 베어링과 블레이드 상호 연계형 댐퍼 시스템을 탑재하였으며, 이에 대한 구조동역학 해석을 위해 CAMRAD-II 모델을 구축하였다. 주 운용조건인 전진비 0.28 순항조건에서 단일 로터 모델과 로터-동체 모델에 대한 유체-구조 연계해석을 수행하여 동체 모델링의 효과를 분석하였다. 동체 모델링이 로터의 하중 및 블레이드-와류 간섭에 미치는 영향은 제한적이지만, 루트에서 발생한 와류가 동체 효과에 의해 꼬리 로터에 무시할 수 없는 영향을 줄 수 있음을 수치적으로 확인하였다. 양력선 이론 기반의 구조동역학 해석 결과는 유체-구조 연계해석 결과와 대체로 부합하는 결과를 보였으나, 비정상 유동 예측 모델의 한계로 인해 공력 하중, 탄성 변위에 대한 peak-to-peak 크기를 낮게 예측하고 구조 진동 하중에서 주요한 위상 차이를 나타냈다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제37권10호
• /
• pp.984-991
• /
• 2009

본 연구에서는 충격파 및 유동박리효과를 고려하여 항공기 동체-날개 형상(DLR-F4)에 대한 천음속 공탄성 응답해석을 수행하였다. 시간 영역에서 전산유체역학, 유한요소모델 및 전산구조동역학 기법을 활용한 유체-구조 연계시스템을 적용하여 공탄성 해석을 수행 하였으며, 이를 이용하여 비행체의 설계에 정확하고 유용한 결과를 제시할 수 있다. 천음속 영역에서 항공기 동체-날개 형상에 대해 비선형 비정상 공력해석을 수행하기 위하여 6면체 구조 격자를 생성하였고, Navier-Stokes 방정식을 적용하였다. 항공기 동체-날개 형상의 정적 및 동적 공탄성 응답 특성을 파악하였고, 항공기 설계 및 시험 연구자에게 실제적이고 유용한 결과를 제시할 수 있다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제32권6호
• /
• pp.56-63
• /
• 2004

본 연구에서는 공력 압축성 효과를 고려하여 플랩이 있는 무인기 카나드에 대한 동적 공탄성 해석을 수행하였다. 고려한 해석 모델은 국내에서 개발 후보로 검토된 모델 중 하나인 CRW(Canard-Rotor-Wing) 무인기의 전운동(all-movable) 카나드이다. 초기 설계 데이터를 기반으로 하여 등가구조 날개 모델을 구성하였다. 엄밀한 공탄성 특성해석을 위해 주파수 및 시간영역 해석기법이 모두 적용되었으며, 카나드 및 플랩 연결부의 회전강성 변화에 대한 매개변수 연구를 수행하였다. 플랩이 있는 전운동 조종면의 경우 각 조종축에서의 등가회전강성은 공탄성 안정성에 중요한 설계인자이다. 본 연구를 통하여 설계 초기단계에서 동적공탄성 안정성에 미치는 영향을 파악하였으며 관련 해석결과들을 제시하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제36권2호
• /
• pp.156-162
• /
• 2008

본 연구에서는 자유후류기법을 이용하여 복합재 무힌지 로터 블레이드에 대한 정적 공탄성 해석을 수행하였다. 1차원 보의 거동을 해석하기 위하여 대변형 보 이론이 적용되었다. 또한, 복합재 블레이드의 단면 해석을 위하여 이방성 보 이론이 적용되었다. 공탄성 해석에 필요한 공력 하중들은 와류격자법(VLM)에 기초한 3차원 공기력 모델을 통하여 계산되었다. 이때, 정지비행시의 후류는 순차적 시간 적분 자유후류법을 통하여 묘사되었다. 복합재 무힌지 로터 블레이드의 정적 변형에 대한 해석 결과를 2차원 준정상 공기력과 경험후류기법을 통한 해석 결과들과 비교하여 살펴보았다. 결과적으로, 정지비행시 후류 효과에 의해 정적 변형의 결과가 달라짐을 확인하였다.