• 한국항공우주학회지
• /
• 제39권6호
• /
• pp.481-486
• /
• 2011

결빙 관련 풍동 시험은 과냉각된 액적과 모델의 상사성을 고려하여 실제 크기 모델에 대해 풍동 시험이 이루어져야 하나 풍동 시험장의 공간적 제한으로 전기체에 대한 항공기 결빙은 제한적 혹은 항공기 구성품 단위별로 풍동 시험이 수행된다. 제한된 공간의 결빙 풍동 시험장에서 전기체 형상과 유사한 축적율과 결빙 영역을 조사하기 위해 본 연구에서는 일차적으로 실제 크기의 익형에 대해 Truncated Flapped 개념을 적용하였다. Flap의 변위각에 따른 압력 분포와 축적율의 경향성을 실제 크기의 익형과 Truncated Flapped 익형을 비교한 결과 정량적, 정성적으로 매우 유사한 경향을 나타냄을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제38권11호
• /
• pp.1094-1104
• /
• 2010

익형주위 착빙 현상과 관련한 기존 연구는 수치적으로 예측된 결빙형상과 실험 결과를 정성적으로 비교하는데 그쳐, 해석 결과의 정확도에 대한 판단과 외기 조건 변화에 따른 결빙형상의 체계적 분석에 한계가 있었다. 이에 본 논문에서는 실린더와 익형의 결빙 형상을 가용한 실험 및 타 수치해석 결과와 비교, 검증하고 정량적으로 분석하는 연구를 수행하였다. 먼저, 개발된 코드로부터 획득한 결빙형상을 얼음의 최대두께와 얼음의 진행방향, 얼음의 분포, 얼음의 면적을 기준으로 나타낸 후 이를 정량적으로 분석하였다. 정량적 분석을 통해 유사한 결빙 형상을 직관적으로 비교할 수 있었다. 개발한 수치해석 코드는 아랫면에서의 결빙 면적, 얼음의 두께를 작게 예측하였다. 이를 개선하기 위하여 보다 정밀한 유동장 계산을 통해 획득한 입자의 궤적이 요구된다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제50권7호
• /
• pp.445-454
• /
• 2022

항공기가 빙점 이하의 습도가 높은 구름대를 지날 때 액적이 항공기와 충돌하면 날개, 동체 등 항공기 구성품에 결빙이 발생한다. 특히 항공기의 날개에 결빙이 증식되면 공력 성능의 저하와 비행 안정성의 감소 등의 치명적인 안전 문제를 초래할 수 있다. 본 연구에서는 항공기 날개에 적용되는 고양력 장치인 다중 익형의 결빙 증식량이 최소가 되도록 형상 최적설계를 수행하였다. 3차원 Reynolds-Averaged Navier-Stokes 지배 방정식을 이용하여 공력해석을 수행하였고, 다물리 전산해석을 통해 결빙의 형상 및 증식량을 예측하였다. 최적설계의 목적함수는 결빙 증식량 최소화로 설정하였고, 설계변수는 Slat과 Flap의 전개 각도와 위치를 정의하는 형상 변수 6개를 선정하였다. 설계 과정에서 목적함수의 평가는 크리깅 근사모델을 사용하여 대체하였고 유전자 알고리즘을 적용하여 최적 형상을 도출하였다. 최적화를 수행한 결과, Slat과 Flap에 최적의 전개 각도와 위치를 적용하였을 때 결빙 증식량이 약 8% 감소하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제38권6호
• /
• pp.530-536
• /
• 2010

비행 중 대기조건에 의한 결빙은 항공기 안전성과 직결되며, 특히 항공기 표면 발생 결빙은 공력 특성 변화를 야기하여 제어면 성능을 저해하는 요소가 된다. KC-100 항공기의 결빙에 의한 공력 영향성 조사를 위해 결빙 전문 CFD 코드인 FENSAP-ICE를 이용하였다. 항공기의 공력 특성을 대표하는 주날개 단면 익형을 먼저 고려하고 다음으로 전기체형상에 대해 결빙 해석을 수행하였다. 또한 Anti-Icing 및 De-Icing 장치 설계를 위해 항공기 부품별 결빙 영역 및 결빙 증식 크기를 조사하였다. 결빙 영역은 주날개 및 수평 꼬리날개의 앞전에서 단면 코드길이 기준 약 7.07%, 11.2% 범위를 나타냈고, Wind Shield의 경우 약 16.7%에서 결빙이 발생하였다. 결빙에 의한 공력특성 변화의 경우, 받음각 0도에서 KC-100 항공기의 양력은 64.3% 감소한 반면 항력은 55.2% 증가하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제48권1호
• /
• pp.23-33
• /
• 2020

본 연구에서는 표면 조도 분포가 항공기 결빙 수치 해석에 미치는 영향성에 대한 연구를 수행하였다. 기존의 항공기 결빙 해석 연구에서는 표면 조도의 크기에 초점이 맞춰져 있었으며, 표면조도의 효과 측면에서는 완전 난류 가정을 적용하여 난류 천이를 고려하지 못하고 있다. 또한 일부 연구에서, 표면 조도가 천이 과정에 미치는 영향이 선험적인 수식으로 나타났으나, 이러한 기법은 항공기 결빙 해석의 정확도를 낮추는 요인으로 여겨졌다. 따라서 본 연구에서는 표면 조도가 난류천이 및 열 경계층에 미치는 영향을 모두 고려할 수 있도록, 2-방정식 난류 모델을 기반으로 하는 난류 천이 모델을 적용하였다. 표면 조도의 효과를 고려할 수 있도록 표면 조도 증폭 파라미터를 수송 방정식 형태로 적용하였으며, 물리적인 특성을 고려하기 위해서 표면 조도 분포 모델을 적용하였다. 이를 검증하기 위하여 2차원 익형의 표면 조도, 대류 열전달 계수 및 결빙 형상을 획득하였으며, 실험 결과와 기존 기법들을 사용한 수치 해석 연구결과를 비교하였다. 그 결과, 앞전에서의 열전달 계수의 과도한 예측과 그에 따른 익형 아랫면에서의 얼음뿔 형상이 개선되는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제38권8호
• /
• pp.747-757
• /
• 2010

날개위에 쌓인 얼음은 날개의 공기역학적 성능을 저하시키고 항공기 사고를 야기하는 주요한 원인이 된다. 결빙된 날개의 형상 예측 연구는 얼음으로 변형된 날개의 공기역학적 성능 파악과 제빙 방빙 장치 설계에 선행 되어야 한다. 이를 위해 본 연구에서는 2차원 익형에 발생하는 유리얼음 형상을 예측할 수 있는 코드를 개발하였다. 계산의 효율성을 위해 익형 주위의 유동장 계산은 정상 용출 및 중첩 패널기법을 사용하였고 날개표면과 날개에 유입된 물의 열전달은 Messinger 모델을 통해 고려하였다. 본 코드의 해석 결과는 실험 및 LEWICE 등 기존 해석 프로그램과 상호 검증되었다. 결빙형상의 주요한 요소인 얼음 뿔의 진행 방향 및 얼음 두께는 실험 및 타 프로그램과 유사한 결과를 나타내었다. 또한 대기온도, 수증기 함량, 입자 반지름, 자유류 등이 착빙 형상에 미치는 영향을 체계적으로 분석하였다.