편대비행 항공기들은 선행항공기에서 발생시킨 후류의 영향으로 후행항공기의 공력효율이 증가하는 것으로 잘 알려져 있다. 비점성 비회전 유동장에 관한 연속방정식을 지배방정식으로 사용하는 패널법은 비교적 빠른 시간 이내에 항공기의 공력특성 변화를 계산할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 편대비행 항공기들 사이의 항공기들 사이의 흐름방향 거리는 스팬길이의 2.5배로 위치시키고, 수평상대거리는 스팬길이의 -0.4~0.3배로, 수직상대거리는 스팬길이의 -0.25, -0.15.0.15.0.25배로 변화시키며 계산을 수행했다. 연구결과 선행항공기와 후행항공기의 수평상대거리 변화의 경우 주날개들이 안쪽으로 겹침이 발생하고, 수직 상대거리가 가까울수록 더 큰 공력성능 향상을 얻을 수 있었다. 편대비행 하는 후행항공기의 공력성능 향상은 선행 항공기로부터 발생한 익단 와류의 올려흐름 영향에 기인한 것이다. 선행항공기로부터 발생한 익단와류는 후행항공기의 모멘트 특성을 변화시켜 비행안정성에 영향을 미치게 된다. 향후 연구에서는 선행항공기로부터 발생한 와의 영향이 후행항공기의 모멘트 특성에 미치는 영향을 연구 할 것이다.
Positional stability analysis based on aerodynamic forces and induced moments of formation flight using two small aircraft models is presented. The aerodynamic force and moments of the trailing aircraft are analyzed in the aspect of flight stability. The induced moments with the change of local flow direction by wing-tip vortex from the leading aircraft can affect the flight positional stability of aircraft in closed formation flight. Aerodynamic forces and moments of trailing aircraft model are measured by 6-component internal balance at the 49 locations with vertical and lateral space between two aircraft models. Results are shown that the positional stability of trailing aircraft in formation flight can be analyzed by positional stability derivatives with vertical and lateral space. It is concluded that flying positions can be important factors for aircraft position stability due to induced aerodynamic force and moments with vertical and lateral spacing by the variation of flow pattern from the leading aircraft in formation flight.
항공산업은 그 특성상 고도의 신뢰성, 안정성이 요구되며, 이를 충족시키기 위하여는 복잡하고 정밀한 구조를 가져야 하므로 다른 산업제품과는 비교가 안될 정도로 그부가가치를 가지고, 타 산업에의 기술 파급 효과가 역시 지대하다. 따라서, 우리나라와 같이 부존자원이 빈약하나 인적 자원이 우수하고 풍부한 나라에서는 자원절약형 산업인 항공산업의 타당성을 검토, 장기적인 육성방안을 수립하여 추진하는 것은 시대적인 요구라 할 수 있다. 이러한 요구에 따라 국방과학연구소에서 공군의 초, 중등훈련기 개발을 추진 중에 있음은 KFP(Korea Fighter Program)사업과 함께 매우 중요한 의미을 갖는다. 이와 같은 시점에서 한국인의 인체특성에 보다 적합한 항공기의 개발은 가장 시급한 과제이며, 이 문제점을 극복하기 위한 기본연구로 조종실 내부설계에 필요한 기준점 및 치수, MIL-SPEC에서 규정하고 있는 기준치를 분석하였으며 실제 항공기(F-5, F-4, F-16)칫수를 측정하여 이를 정면도, 측면도, 평면도로 제시하고, 항공기 제어계통인 조종간, 동력제어기, 러더페달 및 조종석의 실제 측정치와 공군 조종사의 인체측정치를 비교, 평가하였다. 또한 전투기들의 정면 계기판과 좌, 우측의 제어판의 표시장치 및 조작기들을 기능별로 구분하여 각 요소별 제한조건 및 설계지침들을 비교, 분석하였다.
본 논문에서는 다수의 무인항공기가 저속으로 이동하는 지상 목표물을 추적하기 위한 협력제어 기법을 제안한다. 유도명령을 생성하기 위하여 르야프노프 안정성 이론을 이용한 벡터필드를 설계한다. 목표물과 일정한 거리를 유지하며 선회하기 위한 롤각 명령을 생성한다. 이와 동시에 목표물에 대한 항공기의 위상각을 조절하기 위한 속도 명령과 기수각 명령을 생성하고, 항공기 간 충돌방지를 고려한 기법을 제시한다. 다수의 무인항공기를 이용한 수치 시뮬레이션을 수행하여 제안된 제어기법의 성능을 검증하였다.
T-50 훈련기에 탑재되어 있는 전기식 비행제어계통 (Digital fly-by-wire flight control system)은 통합 다기능 감지기(IMFP : Integrated Multi-Function Probe)를 이용하여 항공기의 고도/속도/받음각 정보를 획득한다. T-50에는 3개의 IMFP가 장착되어 있으며, 이는 제어법칙에 3중의 소스를 제공한다. IMFP로부터 제공된 3개의 공기 정보는 중간 값을 채택하여 보다 신뢰성 있는 정보를 제어법칙에 제공한다. 고고도 초음속 비행시험 결과, 초음속 영역에서 발생하는 항공기 충격파(Shock wave)의 영향으로 인해 IMFP에서 측정되는 공기정보에 일시적으로 오차가 발생하였다. 이러한 오차정보는 항공기의 안정성에 영향을 미칠 수 있으며, 특히 저고도영역에서 이러한 오차정보가 제어법칙에 제공되어 질 경우, 항공기의 안전성에 영향을 미칠 수 있다. 본 논문에서는 저고도 초음속 영역에서, IMFP 오차정보로 인하여 발생할 수 있는 비행안정성 및 조종성(Controllability)을 해석하기 위해 민감도해석(Sensitivity analysis) 및 HQS(Handling Quality Simulator) 조종사 평가를 수행하였다.
우리나라 항공기 산업은 아직도 발전의 초기단계로 크게 심한 해외의존성으로 인해 항공기산업 내부에서 공급되는 주요정밀 부품은 주로 외국으로부터 도입하는 등 여전히 취약한 산업구조를 지니고 있기 때문에 생산유발효과나 부가가치유발효과 등 산업연관효과를 크게 나타나고 있지 않다. 이러한 낮은 연관효과로 인해 부가가치율의 크기는 크지 않지만, 영업잉여는 높은 불균형적 부가가치구조를 지니고 있다. 또한 항공기산업의 육성 및 발전을 도모할 수 있는 인력과 시설투자가 여전히 미약한 수준이어서 기술적, 산업적 측면에서 취약성을 노출시키고 있다. 따라서 안정적 생산물량의 확보, 기술자립도의 증가, 지속적인 인력 및 투자수준의 제고 등을 위한 효율적이고 장기적인 발전전략수립이 절실히 요구된다고 볼 수 있다. 따라서 우리나라 항공기산업의 발전의 추진방향은 기술자립도의 제고를 통한 대외의존성의 약화, 고부가가치화, 수요창출을 기반으로 하는 생산계획 수립, 제도완화 및 부서의 통합기능을 강조하는 정부개입 등의 방법에서 모색되어야 할 것이다.
본 논문에서는 4인승 커나드 항공기에 측정 센서와 데이터 처리 장비를 장착하고, 비행 성능 시험을 수행하여 획득한 비행데이터를 분석하였다. 실속 시험을 통하여 주익 실속이 원천적으로 방지되는 커나드 항공기 고유의 안전성을 확인하였다. 상반각효과, 역 빗놀이 현상 및 롤 조종력을 살펴보았고, 종 안정성을 좌우하는 중립점 위치를 추정하였다. 더치롤모드 등의 동운종 특성도 분석하였다. 일반적인 변수추정방법을 사용하지 않고 정상비행 상태에서의 비행데이터로부터 공렬 미계수 값을 직접 추정하거나 공렬 미계수 간의 관계식을 구하였다.
효과적인 설비관리 구현의 중요성은 전산업에 적용이 가능한 시스템으로 특히 고가의 설비에 의하여 운영이 되는 발전소, 화학, 철강 등과 같은 장치 산업을 중심 으로 구현되어 왔으나, 국가 기반 시설인 고속전철, 지하철, 항공기 분야와 의료기기를 사용하는 병원에서 안정성을 중심으로 관리 필요성이 강조되며 또한 빌딩의 효율적인 관리를 위한 분야로 확대 적용이 가능하다.
무인항공기의 활용분야가 국방, 산업, 엔터테인먼트 그리고 개인의 취미영역까지 여러 분야로 급속히 확대되고 있다. 다수의 무인항공기 운영으로 인해, 목적지 이외의 지역으로 비행경로 오류가 발생하고, 적대적 국가의 무인항공기 탈취로 인한 안보 위협과 불법 영상촬영에 따른 개인정보 노출로 인한 2차 피해까지 보안의 여러 문제점이 증가되고 있다. 본 논문은 이러한 보안 이슈에 대해, GPS 스푸핑, 촬영한 영상정보 다운로드 해킹, 전파 재밍을 통한 신호 감쇄로 오작동, 영상 촬영 자료로 인한 개인정보 노출 등 보안 취약점을 발견하였다. 이를 해결하기 위해, GPS 스푸핑 공격 방지, VPN(Virture Private Network)을 활용한 영상촬영 정보 구간의 암호화를 설정하여 비정형 데이터의 안정성을 확보하였다. 또한, 무인항공기 촬영 개인정보 노출에 따른 2차 피해를 최소화하고 안전성을 확보하기 위한 방안으로 개인정보 암호화와 마스킹 기법을 적용하여, 데이터의 무결성을 확보 하였다. 점차 증가되는 무인항공기의 응용분야에서 안전한 사용과 산업 활성화에도 기여 할 것으로 기대한다.
본 논문은 일반 항공기와 카나드를 장착한 항공기의 차이점을 알아보기 위해 카나드와 주익의 수평위치에 따른 공력특성을 비교하였다. 카나드를 장착한 비행기는 비행 안정성에 이점을 얻을 수 있고 주익(Main wing)에서의 실속 현상을 미연에 방지 할 수 있는 장점이 있다. 이러한 현상을 알아보기 위해 카나드와 주익간의 위치를 변화시켜 그에 따른 공력특성을 EDISON 프로그램을 통해 해석하여 보았고 이를 ANSYS의 FLUENT를 이용하여 해석한 결과와 비교분석하여 신뢰성을 확보 할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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