• Composites Research
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• 제31권5호
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• pp.238-245
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• 2018

수압램 현상은 전투용 항공기의 주요 전투 손상 중 하나이며, 항공기 기체 생존성 평가에 중요한 영향을 미친다. 수압램 효과는 유체-구조물간의 상호관계를 통하여 나타나며, 구조물의 동적 변형률을 측정하여 파손 거동 및 파손 여부를 확인할 수 있다. 본 논문에서는 수압램 현상을 모사할 수 있는 수압램 시험 장치를 이용하여 수압램에 의한 복합재 T-Joint의 파손 시험을 수행하였다. 또한 계측기기의 입력 정전용량과 시간 상수 확인을 위해 PVDF 센서 보정 시험을 수행하였다. 복합재 T-Joint에 스트레인 게이지와 전하증폭기를 사용하지 않은 PVDF 센서를 부착하여 수압램 현상에 의한 복합재 T-Joint의 동적 변형률을 측정하였다. PVDF 센서와 스트레인 게이지의 동적 변형률을 이용하여 복합재 T-Joint의 파손 거동 및 파손 여부를 확인하였다.

• Composites Research
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• 제29권2호
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• pp.53-59
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• 2016

항공기 날개 구조물은 유체를 포함한 연료탱크로 사용되며, 연료탱크와 날개구조물을 연결하는 체결부는 복합재 구조물을 사용한다. 항공기 날개 구조물에 고속의 물체가 관통 또는 폭발하게 되면 수압램 현상이 발생하며, 수압램 현상에 의해 연료탱크에 높은 압력이 생성된다. 이러한 높은 앞력은 날개구조물 뿐만 아니라 연료탱크와 체결부의 파손을 야기하기 때문에 전투용 항공기의 기체 생존성 확보를 위해서는 수압램 효과에 대한 체결부의 거동을 확인해야 한다. 본 연구에서는 수압램 검증 시험에 앞서 항공기의 복합재 날개 외피와 스파 체결부를 모사한 4종류의 복합재 T-Joint에 정적 인장 시험을 수행하여 시편의 파손 거동을 스트레인 게이지와 초고속 카메라를 통해 확인하였다. 스트레인 게이지를 통해 얻은 변형률을 기준으로 동일한 형상과 하중 조건을 갖는 유한요소해석 모델링의 해석 결과를 비교하여 모델링의 타당성을 확인하였으며, 정적 하중에서 복합재 T-Joint의 파손응력을 확인하였다. 유한요소해석을 통해 향후 진행될 수압램 시험에서 각 시편이 파손되는 압력을 예측하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권4호
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• pp.17-24
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• 2006

항공기의 주요 발사체 전투손상 중 하나이며 기체 생존성 설계에 중요한 영향을 미치는 수압램을 연구하였다. 수압램의 기본 개념과 물리적 원리, 연구사례를 조사하였다. 간단한 형상의 연료탱크 및 전투기 날개모델(ICW, Intermediate Complexity Wing)에 대해 발사체 관통 및 내부폭발 해석을 수행하였다. 구조-유체 간에 파손이 고려된 General 커플링과 커플링 면간의 상호작용을 정의하여, 구조의 파열과 유체의 터짐을 해석상에서 구현하였다. 유체 압력, 탱크 응력과 변형 등의 해석결과를 보였으며, 연구결과를 토대로 향후 가능성을 제시하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제12권4호
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• pp.106-111
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• 2018

항공기의 경우 충격 및 폭발과 같은 외부 피격에 의해 수압 램 현상이 발생할 수 있다. 고변형률 변형을 동반하는 수압 램 현상은 구조 생존성에 큰 영향을 미치는 요인 중 하나이다. 복합재 구조물의 기계적 물성은 이러한 고변형률 조건하에서 급격하게 변화하기 때문에 이러한 영향성을 실험적으로 분석하는 것은 항공기 생존성 평가를 위해 반드시 필요하다. 본 연구에서는 변형률 속도 변화의 영향성을 분석하기 위해 저속 및 고속 시험조건으로 인장시험을 수행하였다. 시험결과 수압 램 발생 환경과 유사한 수준으로 변형률 속도가 증가하면 인장계수가 인장강도보다 더 증가한다. 고변형률 조건에서 인장계수가 복합재 구조물 파손의 주요 요소이므로 회귀분석을 통해서 변형률 속도 변화에 따른 인장계수를 예측하였다. 항공기 피격시 발생할 수 있는 고변형률에 대한 복합재의 기계적 물성 자료를 획득하고 분석하였다. 획득된 자료는 향후 구조 생존성을 고려한 항공기 복합재 구조 설계 및 평가에 활용가능하다.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권2호
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• pp.108-115
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• 2016

본 논문에서는 유체를 포함하고 있는 원통형 용기에 고속의 충격체가 관통하는 경우에 대하여 ALE(Arbitrary Lagrangian Eulerian) 방법을 사용하여 유체-구조 연성해석을 수행하였다. 해석모델은 물이 채워진 원통형 폴리머 용기를 고려하였으며, 상용유한요소해석 프로그램 LS-DYNA를 사용하여 연구를 수행하였다. 고속의 충격체가 유체를 포함하고 있는 용기에 충격하여 관통하면서 발생한 수압램 현상에 대해 충격체의 거동 시간이력, 유체의 압력 및 밀도 변화를 통하여 발생하는 유체-구조 상호작용 현상을 분석하였다. 해석 결과는 실험 결과에서 얻은 결과와 비교하여 타당성을 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권5호
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• pp.2553-2558
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• 2014

회전익 항공기 중 군에서 운용하는 기동헬기는 전장상황에서 운용되기 때문에 연료셀 피탄 시 발생 가능한 상황을 예측하여 설계에 반영해야 한다. 연료셀 설계 고려사항은 피탄 상황의 연료셀 내부 압력, 충격파에 의한 연료셀 자체 및 금속 피팅부 응력, 탄의 운동에너지 등이 포함될 수 있다. 중요 설계데이타 확보를 위해서는 실물 연료셀을 이용한 입증시험을 수행하는 것이 가장 좋은 방법이다. 그러나, 극한조건하의 입증시험은 상당한 비용과 시간이 요구되며, 실패 위험성도 높다. 따라서, 실물을 이용한 시험을 수행하기 전 시행착오의 가능성을 줄이기 위해서는 다양한 수치해석을 통해 연료셀 내부압력과 응력 등의 설계 데이타 예측이 반드시 필요하다. 본 연구에서는 입자법을 사용하여 연료셀의 중요 입증시험 중 하나인 피탄시험에 대한 수치해석을 수행하였다. 수치해석은 전용 충돌해석 프로그램인 LS-DYNA를 사용하였고, 피탄의 영향으로 연료셀 내부 압력은 350~360MPa, 수압램에 의한 굽힘하중으로 260~350MPa의 등가응력이 금속피팅부에 발생하는 것으로 파악되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.71-78
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• 2014

회전익 항공기 중 군에서 운용하는 기동헬기는 전장상황에서 운용되기 때문에 연료셀 피탄 상황에 직면할 가능성이 높다. 연료셀 피탄에 따른 내부압력 증가로 내부폭발이나 화재가 발생할 수 있으며, 이는 승무원의 생존 가능성에 치명적인 영향을 주게 된다. 따라서, 승무원의 생존성을 극대화하기 위해서는 연료셀이 직면 가능한 극한 상황을 예측하여 설계에 반영해야 한다. 항공기 연료셀 설계시 고려해야 하는 데이타는 피탄에 의한 연료셀 내부압력, 수압램 영향에 의한 연료셀 자체 및 금속피팅부 응력, 탄환의 운동에너지 등이 포함될 수 있다. 이러한 설계 데이터 확보를 위해서는 실물 시험을 수행하는 것이 가장 바람직하지만, 시간과 비용의 부담과 더불어 시험실패와 같은 시행착오 위험성으로 많은 제약이 따른다. 따라서, 사전에 다양한 설계 데이터 예측과 시행착오의 최소화를 위해서는 피탄 상황에 대한 수치해석이 필요하다. 본 연구에서는 입자법을 사용하여 연료셀 피탄 조건에 대한 유체-구조 연성 수치해석을 수행하였다. 수치해석은 전용 충돌해석 프로그램인 LS-DYNA를 사용하였고, 결과로 얻어진 탄의 거동과 에너지, 연료셀 내부압력과 등가응력의 평가를 통해 연료셀 설계와 관련한 데이터 확보 가능성을 타진하였다.