• 항공우주시스템공학회지
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• 제11권5호
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• pp.20-27
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• 2017

본 논문에서는 멀티콥터 대기자료센서의 최적의 장착위치 선정을 위한 멀티콥터 주변 유동장 해석을 과정을 기술하였다. 유동해석을 위해서는 상용유동해석 프로그램인 STAR-CCM+를 사용하였으며 다면체기반의 격자시스템과 k-w SST 난류 모델링을 사용하였다. 회전하는 4개의 프로펠러의 상대운동을 모사하기 위해서는 비정렬격자 기반 중첩격자기법을 사용하였다. 해석과정에서는 정지비행, 전진비행, 상승 및 하강비행에 대하여 해석을 수행하였고 센서위치에 대하여 측정오차를 분석하였다. 장착위치 분석결과 센서의 위치가 회전면에서 프로펠러 지름 높이 이상에 위치하면 하강비행을 제외한 멀티콥터의 운용과정에서 1m/s 정도 이내의 속도오차를 보이므로 비교적 정확한 측정이 가능할 것으로 예측되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권2호
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• pp.113-120
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• 2009

로터-기체 사이의 간섭작용을 정확하게 계산하기 위해서는 로터의 회전을 사실적으로 모사할 수 있는 로터-기체 결합형상의 Navier-Stokes 해석이 필요하다. 하지만 회전하는 로터를 포함한 전기체를 해석할 경우 격자가 증가함에 따라 계산 비용과 시간이 증가된다. 모멘텀 소스 방법은 로터를 디스크 격자에 모멘텀 소스로 대체하여 시간 평균된 로터-기체의 간섭작용을 해석하므로 비교적 경제적이면서도 정확한 결과를 얻을 수 있다. 일반적으로 모멘텀 소스 값은 블레이드 요소 이론을 이용하여 구하지만 결과의 정확성이 떨어진다. 따라서 본 연구에서는 모멘텀 소스를 Moving mesh 방법을 이용한 Navier-Stokes 계산을 통해 구하여 정확성을 높였다. 이 모멘텀 소스 값을 이용하여 정상해석을 하여 실험결과와 비교하였다. 기존의 모멘텀 소스 방법은 시간 평균된 유동장만 관찰할 수 있으므로 비정상 유동장을 관찰하기 위하여 비정상 로터-기체 간섭작용 해석 모델을 개발하여 실험결과와 비교해 보았다. 검증을 위하여 간단한 형상인 Georgia Tech 형상을 사용하여 실험결과와 비교해 보았으며 본 연구의 계산결과가 실험결과와 잘 일치하는 것을 볼 수 있었다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제15권5호
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• pp.106-112
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• 2021

본 논문에서는 군에서 운용하고 있는 회전익 항공기의 후방 동체 상부에 블레이드 형상을 가진 안테나 장착 설계와 구조 건전성 해석을 수행하였다. 항공기 운항 중 안테나 또는 지지 구조물이 파손되면 기체에서 분리되어 로터 부위 및 블레이드와 충돌할 수 있다. 이 경우 항공기가 추락에 이를 수 있는 위험한 상황이 되기 때문에 반드시 개조 구조물들에 대한 구조 해석을 통해 구조적인 안전성을 확보해야 한다. 안테나 신규 장착 부위와 개조 부위에 대한 설계 요구 조건을 분석하고, 개조 전/후 항공기에 작용하는 하중을 적용하였다. 본 연구에서는 안테나 신규 장착 부위와 개조 부위에 대한 설계 요구 조건을 분석하고, 개조 전/후 항공기에 작용하는 하중을 적용하여 지지 구조물에 대한 구조해석을 수행하여 안전성을 확보하였다. 유한요소 모델을 구성하여 응력과 변형량을 확인하고 이론적인 분석 방법을 통해 유한요소 모델을 검증하였다. 이를 토대로 설계된 구조물의 구조 건전성을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권5호
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• pp.399-405
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• 2021

본 연구에서는 본 연구진에서 설계한 덕티드 팬의 제자리 비행 성능을 확인하기 위해 40% 축소모델을 이용하여 지상 회전 시험 및 전산 유체 해석을 수행하였다. 본 축소 시험 모델의 블레이드 개수는 6개이며, 팬의 회전속도는 4,000RPM이다. 팬 블레이드의 콜렉티브 피치 각도는 20도에서 36도까지에서 시험을 진행하였다. 지상 시험은 정지 상태에서 1,000RPM씩 증가시키며 4,000RPM까지 성능 데이터를 계측하였다. 전산 유체 해석은 지상 시험과 동일한 조건에서 4,000RPM 시험 조건에 대해 수행하였다. 제자리 비행 성능은 추력, 파워, 덕트 추력 비, FM(Figure of Merit)으로 확인하였다. 시험과 해석 결과 간 비교를 통해 성능 결과의 신뢰성을 확보하였으며, 목표 성능은 콜렉티브 피치각 31도 이상의 조건에서 달성됨을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권8호
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• pp.699-708
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• 2021

본 논문에서는 제자리 비행하는 동축반전 로터의 설계 파라미터인 상하부 로터의 축 간격에 따른 공력 특성 및 공력소음 특성에 관해 전산유체해석을 통해 분석하였다. Reynolds Averaged Navier Stokes 방정식을 사용하여 공력 해석을 진행하였으며 공력소음 해석 시에 Ffowcs Williams ans Hawkings 방정식을 사용하여 공력 특성 및 공력소음 특성을 비교하였다. 동축반전 로터는 회전에 의해 상하부 로터가 다른 각도를 가지며, 위상이 주기적으로 변하는 비정상 특성을 가진다. 상하부 로터의 간격이 증가함에 따라 유동 상호간섭이 감소하여 추력 및 토크의 공기역학적인 효율이 증가함을 확인하였다. 공력소음 관점에서 회전 평면 방향으로 방사하는 소음 특성은 축 간격에 의한 영향이 미미하게 나타났다. 로터 수직 아래 방향으로 주파수가 증가함에 따라 음압이 감쇄하지 않고 크기가 유지되어 전체 음압 수준을 증가시킨다. 동축반전 로터의 축 간격이 증가함에 따라 유동의 비정상 특성이 감소하여 전체 음압 수준이 크게 감소함을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권12호
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• pp.953-960
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• 2020

본 논문은 회전익기용 엔진 감속기 주 기어열의 기어 웹 형상 최적화에 대해 기술하였다. 최적화 목표는 총중량, 전달 오차, 정렬 오차, 치면 하중 분포 계수 값의 최소화로 설정하였으며, 기어의 웹 두께, 웹과 축의 연결 위치, 웹과 림의 연결 위치를 설계변수로 선정하였다. 최적화 과정에서 기어의 웹, 축, 림은 3D 캐드 모델로부터 유한요소 모델로 변환되었으며, 기어 해석 프로그램 MASTA에 입력되었다. 최적화 알고리즘은 NSGA-II를 사용하였다. 최적화 결과 주 기어열의 총중량, 전달 오차, 정렬 오차, 치면 하중 분포 계수 값은 모두 감소하였으며, 최대 응력도 안전한 수준으로 나타나서 전반적으로 기어 성능이 개선되었음을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권6호
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• pp.413-422
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• 2022

본 논문에서는 중대형 위성용 '제어모멘트자이로'의 고속회전체인 모멘텀 휠의 고장 분석에 대해 기술하였다. 고장 분석을 위해 변조된 신호에서 주기적으로 발생되는 충격신호를 찾기 위해 힐베르트 변환 기법과 신호 복조 기법을 사용한 포락선 스펙트럼 분석을 하였다. 이를 통해 높은 신호의 크기를 가지는 특정 주파수 밴드에서 회전주파수의 조화 성분과 베어링 결함 주파수가 있는지 분석하여 모멘텀 휠의 고장을 진단하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제17권1호
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• pp.16-23
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• 2023

항공기 연료계통은 연료 공급, 연료탱크 간 연료이송, 각 연료탱크 내의 잔여 연료량 측정 등의 기능을 수행하며, 추락 시 화재의 직접적인 원인이 되기 때문에 추락에 견딜 수 있도록 설계하여 승무원의 추락 생존성을 높여야 한다. 민간에서는 연료계통의 내추락 설계를 감항 요구도로 반영하여 철저한 검증을 요구하고 있으며, 비행안전이 확보된 항공기 개발을 위해 관련 감항인증기준 및 입증방안에 대한 연구가 필수적이나 미미한 실정이다. 이러한 사항에 착안하여 본 논문에서는 연료계통 내추락성 입증 지침 마련을 통한 비행안전성 향상 방안 연구의 일환으로 군용 회전익항공기에 적용 가능한 연료계통 내추락 관련 감항인증기준, 입증방법 및 적용 사례에 대한 분석 결과를 기술하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권2호
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• pp.150-155
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• 2013

본 논문에서는 기존의 복잡한 구조를 가지는 비폭발식 분리장치를 단순화시켜 니크롬 와이어와 케블라 로프를 이용한 새로운 개념의 비폭발식 분리 메커니즘을 설계/제작하고 기초성능 평가(사전하중, 분리시간, 충격 실험 등)를 위한 실험을 수행하였다. 그 결과 니크롬 와이어의 회전횟수에 따라 다양한 사전하중 하에서 작동이 가능한 것을 확인하였고, 최대 6.0kN의 사전하중 하에서 110G의 충격을 발생시키며 680ms의 짧은 시간에 분리되는 것을 확인하여 제안된 분리장치의 유용성을 확인하였다. 추후 발사환경 및 우주환경 시험을 통하여 제안된 분리장치의 우주인증을 수행하고 다양한 사전하중에서 작동 신뢰도를 확보하여 태양 전지 패널의 전개뿐만이 아니라 페어링 분리 등 다양한 용도에 사용이 가능하도록 개발하고자 한다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제15권1호
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• pp.72-79
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• 2021

본 연구에서는 신개념 항공교통수단으로 활용될 자율비행 개인항공기 개발의 일환으로 자율비행 개인항공기 주익조립체의 등가모델을 생성한 후 고유모드 해석을 통해 생성된 등가모델의 신뢰성을 검증하였다. 주익조립체는 주익, 안쪽파드, 바깥쪽 파드로 구성되어 있다. 먼저, 각 부품의 등가모델을 생성하기 위해서 해당 부품을 몇 개의 구역으로 분할하고, 각 구역의 양 끝단에 등가모델 축상에 놓이는 절점들을 생성하였다. 그리고, 단위하중과 단위모멘트을 부과한 정적해석을 통해 변형량 또는 회전량을 계산하고, 빔 이론식을 적용하여 각 부품들의 등가 축강성, 굽힘강성, 비틀림강성을 계산하였다. 그리고, 각 구역 중앙에 집중질량을 생성하여 질량과 관성모멘트 정보를 입력하고, 빔 요소를 사용하여 등가모델을 생성하였다. 최종적으로 상세모델의 모드해석 결과와의 비교를 통해 생성된 등가모델의 신뢰성을 확인하였다.